题目

指南针如何改变世界?

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元代陈元靓设计的指南龟
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指南针是一种磁性的指向器,与方向盘相结合就成为罗盘。指南针的发明对人类文明的发展具有举足轻重的作用,它与造纸术、印刷术和火药并称为中国古代四大发明。英国哲学家弗兰西斯‧培根(Francis Bacon,1561—1626年)在《新工具》一书中指出:“印刷术、火药和指南针,这三种发明把世界上各种事物的全部面貌和情况都改变了,并因此而引起无数的变化,任何帝国、教派对人类的影响仿佛都不及这些机械性的发现。”事实上,指南针的出现及其应用于航海,再结合中国古代的造船技术、航海技术和天文学知识,无疑对中国和世界航海事业的发展产生深远影响。

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缝纫用钢针
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从天然磁石制造的司南到以磁化方法制造的指南针,无论在科学方法还是科学认识的层面上,都是一个巨大的进步。从司南到指南针的过渡阶段大约是在唐宋之际,也就是九世纪到十世纪期间。入宋以后,有关指南针的文献突然丰富起来。人们不仅制造了各种指南针,而且分别发现了不同的磁化钢片、钢针的方法,还发现了地磁偏角。因此,宋代以后可说是指南针的时代。

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磁偏角

指南针大致指向南方和北方,但指南针所指的北方(磁北)与地理上的北方(正北),有所差异,这个差异称为磁偏角。

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《梦溪笔谈》记载了指南针的四种安装方法
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最早利用地磁场制造指南针的记载:宋初曾公亮(公元999—1078年)于1040 —1044年间写成了《武经总要》。书中指出了兵家制造指南针的方法,不过,这种指南针不是将缝纫钢针与磁石直接磁化做成的,而是将薄钢片剪成鱼形,通过地磁场磁化而成,这种指南针又称指南鱼。

 

北宋沈括被称为中世纪最伟大的科学家之一,他的名著《梦溪笔谈》被国际科学史界誉为“中世纪的科学坐标”。《梦溪笔谈》详细地记述了指南针的制造、安装方法和磁偏角。沈括写道:“以磁石磨针锋,则锐处常指南,亦有指北者。”、“方家以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。”

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曾公亮制造的指南鱼
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南宋末年,陈元靓在《事林广记》中记述了他设计的指南针的制造方法。他的指南针分别称为指南鱼和指南龟,其指南鱼与曾公亮的指南鱼完全不同。指南鱼制造方法:将一块与拇指一般大的木块刻成鱼形,鱼腹内开一长窍、装入一小条形磁铁,然后用蜡填平鱼腹窍,以一钢针从鱼口插入鱼腹,并使它与磁铁相接触,钢针一半伸出鱼口外。将此木鱼浮入水中,以手拨转钢针,钢针会指南而静止。指南龟制造方法:将一块与拇指一般大的木块刻成龟形,龟腹内装入一小长条磁铁,钢针从龟尾插入与磁铁相接触。龟腹挖一小圆凹形,以便用竹钉支撑龟体。指南龟可说是近代枢轴支撑的旱罗盘的始祖。

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上载日期:
2018年10月24日

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