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第一节三大发明名扬海外-【xinwen】

发布时间:2021-10-12 10:01:33 阅读: 来源:阻燃剂厂家

北宋开国以后,经过整顿,出现了一段相对安定的时期,在这段时期里,宋朝经济、文化都得到了发展,一些大的城市也繁荣起来。当时皇室、贵族和官僚、士大夫,标榜文治,整天歌舞升平;同时市民阶层对文化娱乐的要求也日益增强。 沈括经过刻苦钻研,发明了悬式指南针,人们将指南针应用于航海,获得了远距离航海的能力,标志着定量航海史的开始。

指南针最早可追溯到汉代,人们称它为司南。北宋初年,司南逐渐演变成指南鱼、指南针。沈括在《梦溪笔谈》中讲述了丰富、发展了关于磁针的制法和用法。他 说:“方家以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。”这就暗含了对地磁偏角的认识。他亲自试验了安置磁针的四种方法,把磁针横贯灯芯浮在水上,架 在碗沿上或指甲上,还可以用缕丝悬挂起来。接下来还对这四种方法的优劣进行了分析。这几种方法中,用丝线悬着是最好的。关于用蜡烛悬丝,他着重指出了新纩 (音框,丝棉)蚕缕,这种纤维有均匀的弹性和良好的柔韧度,用蜡烛粘而不会产生扭转,这样就完全可以保证指向的准确性。南宋陈元靓在《事林广记》中,还介 绍了当时民间流行的指南针的另一种形式,就是木刻指南鱼、木刻指南龟。这里所说的指南鱼是把一块天然磁石塞进木鱼腹里,让木鱼浮在水上来指示南方。而指南 龟与指南鱼有些相似,磁石安置在木龟腹里,但它的装置方法相当特别:在木龟的腹部下方挖一小洞,然后把木龟安在竹针子上,让它自由转动。这就相当于给了它 一个固定的支点,拨转木龟,等它静止以后,就可以指示南北了。与近代指南针的支轴形式大体相似,现代的指南针被安装在一个支针的两顶点之上的,这个以其自 身顶点支撑指南针的支针被称为“旱针”。早在南宋时期,便出现了类似于“旱针”的装置。

沈括所说“方家以磁石磨针锋,则能指南”,还 揭示了古人制作人造磁体的一种方法,那就是摩擦传磁法。这种方法其实很简单,就是通过针与磁石摩擦,利用磁石的磁性,使针内的分子按照一定规则排列,这样 磁针指示南北的能力就会加强。如此简捷方便的方法,其发展与推广对指南针的生产和应用也起到了举足轻重的作用。

北宋初年曾公亮主编的 《武经总要》(1044年成书)还记载了一种造“指南鱼”方法。“以薄铁叶剪裁,长二寸阔五分,首尾锐如鱼形,置炭火中烧,候通赤,以铁钤钤鱼首出火,以 尾正对子位,蘸水盆中,没尾数分则止,以密器收之。用时置水碗于无风处,平放鱼在水面令浮,其首常南向午也。”他十分详尽地叙述了这一制造人造磁针的方 法,按现代的观点,将铁片加热,温度高于居里点以上,铁的磁畴瓦解成顺磁体,铁片出炉后沿南北方向旋转,即循着地球磁力线,突然入水冷却,磁畴便有规律地 排列,显出极性来。这样形成铁片浮在水面就会指向南北向,并且磁顽力较高,永磁性能较好,被称为马氏体。有意思的是铁鱼入水冷却时必须取南北方向,并且使 鱼形铁片取南北方向与水平面成一角度,这样可使鱼更加接近地磁场方向。这是人们已意识到有一倾角存在,很好地利用了地磁感应。使用指南针时应配上方位盘, 不久就出现了把磁针和方位盘联成一体的罗经盘,又叫罗盘。人们根据方位盘上针的指示来断定方位。南宋曾三异《因活录》写道:“地螺或有子午正针,或有子午 丙壬间缝针。”文句提到的“地螺”就是罗经盘。这种罗盘不但有用磁针确定地磁南北极方向的子午正针,还有用日影确定地理南北极方向的子午丙壬间缝针,两个 方向的夹角就是磁偏角。

北宋宣和年间(1119—1125年),朱撰写《萍州可谈》,里面记载了1094—1102年间他在海船上 使用指南针的情况,其中是这样写的:“州师识地理,夜则观星,昼则观日,阴晦观指南针。”当时还只是在见不到日月星辰的日子里才使用指南针。宣和五年 (1123年)徐兢(1093—1155年)出使高丽,他撰写的《宣和奉使高丽图经》详尽地论述了他们航经黄河、渤海时的情况,而且也提到了他们利用指南 针导航的经历。“若晦冥,则用指南浮针,以揆南北”意思是说,到晚上不可以将船停在海洋中,应观看天上的星斗来决定前进的方向,如果天太黑就必须求助于指 南浮针,用以指示南北。这两条是世界上目前关于利用指南针航海的最早记录,比1180年英国奈开姆的记载要早七八十年。南宋吴自牧在《梦粱录》中写道: “风雨冥晦时,唯凭针盘而行,乃火长掌之,毫厘不敢差误盖一舟人命所系也。”这些话也反映了指南针在航海中的地位和作用。

航海罗盘上 定二十四向,二十四向早在我国汉代就有记载,北宋沈括地理图上也提到过二十四向。把罗盘三百六十度分为二十四等分,相隔十五度为一向,也叫正针。另外,在 两个正针中间的夹缝称为缝针,因此航海罗盘有四十八向。大约南宋时已发明了四十八向。四十八向每向间间隔是七度三十分,这要比西方的三十二向罗盘定向精确 得多。南宋以后使用有罗经盘的指南针导航,一条航线由许多针位点连接起来,这就是“针路”。把针路方向记录于纸,作为航行的依据,这就是“罗经针薄”。针 经的记载进一步导致航海图的出现。

火药也是我国的一个重要发明,它是由我国的炼丹家发明的。有些炼丹家在炼制长生不老灵药时,很注重 水银和硫黄的使用,因为它们可化合生成硫化汞。另外,硫黄还可以和其他金属化合。于是炼丹家都认为它是能够制服金属的奇异物质。硫黄性质活跃,非常易燃。 为了控制硫黄,炼丹家把硫黄和其他物质一起加热成化合物,以降低它的易燃度,这种方法称为“伏火法”。在硫黄与各种物质反应的实验中,他们发现,把硫黄、 木炭和硝石放在一起进行加热时,极容易发火或者爆炸。古时候,炼丹家常常又是医药家,硝石和硫黄在我国医书里也是两种可以治病的药材,所以把它们和木炭的 混合物称作火药,原意是会着火的药物。火药也就由此而得名。

7世纪,唐朝的孙思邈就已经掌握了火药的初步配方,但在当时,火药并没有什么实际的用途,也就鲜为人知,更没有广泛的应用和大量生产。

但是后来火药却在军事上显示出了巨大的威力,火药于宋代开始应用于作战,标志着武器史的一大进步。火药武器显示出前所未有的本领,在军事上备受推崇,同 时火药武器的出现也推动了火药的生产和研究。北宋曾公亮主编的《武经总要》(1044年),不仅描绘了许多火药武器,还记载了当时的三种火药:制毒药烟 球,用焰硝三十两,硫黄十五两,木炭五两,外加巴豆、砒霜、狼毒、草乌头、黄蜡、竹茹、麻茹、小油、桐油、沥青等;制蒺藜火球,用焰硝四十两,硫黄二十 两,木炭五两,外加竹茹、麻茹、小油、桐油、沥青、黄蜡、干漆等;制火焰,用焰硝四十两,硫黄十四两,木炭十四两,外加竹茹、青油、桐油、黄蜡、干漆、砒 黄、黄丹、淀粉、浓油等。虽然这三种火药配方各有不同,但主要成分都是硝、硫、炭。而硝的比重已明显加大,以至于达到硫和炭的总和,这已经接近后来黑火药 中硝占75%的配方。可见这个时期火药已经发展到一定的水平了,还可控制配料,加入其他成分以便起到燃烧、爆炸、放毒和制造烟雾等作用,甚至可以做成大的 火药包,并且做不同的用途。比如,蒺藜火球也是火药包,里面除了装火药外,还装有带刺的铁蒺藜,火药包一炸,铁蒺藜就飞散出来,这样就可以阻止骑兵前进。 毒药烟球有点像毒气弹的雏形,里面装砒霜、巴豆之类毒物,燃烧后这些毒物呈烟状,到处飞散,能使敌方中毒。

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