中国四大发明之一的指南针是怎么发明的?具体信息是什么?
目前传统观点认为指南针的始祖出现在战国时期。它是由天然磁铁制成的。它看起来像一个圆底的勺子,可以放在光滑的“场地”上保存。
平衡且可自由旋转。当它静止时,勺子的柄会指向南方。当时在《万事皆有错》一书中有:“王力司南先夺天。”“早晚收场”的意思是方,东方。《鬼谷子》中记载了新浪的应用,郑人采玉时带着新浪,以确保不迷路。春秋时期,人们已经可以将硬度为5-7度的软玉、硬玉打磨成各种形状,因此也可以用硬度只有5.5-6.5度的天然磁铁来制作司南。东汉王充在《论衡》一书中对司南的形状和用法做了明确的记载。新浪是经过琢磨用一整块天然磁铁做成的,勺子的手柄经过极导,使整个勺子的重心正好落在勺子底部的正中间,勺子放在一个光滑的场地,周围是一个四维的茎干和树枝,合成24个方向。这个设计是古人仔细观察了自然界中许多与磁性有关的现象,积累了大量的知识和经验后,经过长期研究完成的。新浪的出现是人们对磁铁手指极性认识的实际应用。但是,新浪也有很多缺陷。天然磁铁不好找,加工过程中受冲击受热容易失磁。所以新浪的磁性比较弱,与站点的接触要非常顺畅,否则会因为摩擦阻力过大而难以转动,达不到预期的引导效果。而且新浪有一定的体积和重量,不方便携带,这可能是新浪长期没有被广泛使用的主要原因。根据《论衡》中的记载,目前的新浪模式是由中国著名的科学技术史家王振铎验证和恢复的。新浪由一个青铜圆盘和一个天然磁铁制成的磁勺组成。青铜盘刻有24个方向,磁勺放在盘的中心圆形面上。当它静止时,勺子的尾部指向南方。但新浪是磁导工具的观点受到了学术界的质疑。首先,在《论衡》中,并没有指出新浪是磁勺。而且,我们一意识到磁铁吸铁,就发现它的手指极性不符合认识规律。另外,要把磁铁做成能引导我们的磁勺,有意识地‘顺着南北方向’磨。在十一世纪指南针发明之前,古代文献中从未有过磁铁两极及其指极性的描述。20世纪50年代,钱院士受郭沫若委托,尝试用天然磁铁制作勺形新浪,但因天然磁铁磁距小、底部摩擦力大而失败。王振铎先生的复原是钨钢在人工电磁场中磁化,这在两千多年前是不可能的。现在新浪的模型已经不在北京的中国历史博物馆展出了。东北师范大学教授刘在1956 [1]质疑新浪的磁勺理论。80年代以后,他指出《论衡》、《朴府》中的新浪是天上的北斗,而其他文献中的新浪或南导,如鬼谷子,可能是行为准则,也可能是官位,如鬼谷子。也有一些其他的学者,比如中国科学技术大学教授李志超,他认为新浪是瓢里的磁铁,杭大教授王,他用磁勺把新浪放在水银池里(论衡的地方是池子)[4][5]。2005年,中国国家博物馆研究员季孙根据原北平历史博物馆收藏的残宋版《论衡》认定“新浪瓢”一词为分寸问题,因此似乎勺子的瓢导并非指勺柄,新浪是机械齿轮装置的指南针[6]。但是这些问题并没有被科学技术史普遍接受[7][8]。此外,人们常常把指南针看作是一种磁性导向工具。实际上,指南针是由机械原理引导的。这在学术文献中常被混淆。如果你觉得鬼谷子里的新浪是个磁导工具。实际上,司南在《鬼谷子》中引用的历代指南车从上下文来看。如宋代的《礼记》,唐的《文选》中的《左杜甫》,太平皇家园林中的《车布四》等。这是我们在阅读文献时要注意的。
指南针原理:
地球是一块大磁铁,它的地磁南极在地理北极附近,地磁北极在地理南极附近。指南针受到地球磁场中磁场力的影响,所以会在一端导向,另一端指向北方。传入欧洲后,在航海大发现中发挥了不可替代的作用。然而,科学史家知道,并不是中国人首先回答了“指南针为什么能指引方向”这个问题,而是英国科学家吉尔伯特。那么,中国在他发明了指南针理论之后,对它进行了怎样的讨论呢?吉尔伯特的理论及时传到中国了吗?明末清初的“西学东渐”对我国指南针理论的发展产生了哪些影响?上海交通大学科学史与哲学系教授关增建从2003年开始研究这些基本空白的问题。"中国最早的指南针理论是基于阴阳五行学说的“感应理论”. "关增健介绍,中国伟大的科学家沈括,在11世纪中叶,仍然对指南针感到不解。他在《关于孟茜的谈话》中介绍了指南针的人工磁化方法、磁偏角的发现和指南针的安装方法,但他不知道指南针为什么被引导——“磁铁的引导”...是超出理智的!”随后,学者们根据阴阳五行学说和当时人们对地球形状的认识,提出了各种指南针理论。比如最晚在宋代成书的《管氏地理指孟》,首先提出了如下逻辑:“磁针为铁,铁属金。根据五行,金生水,北方属水,所以北方的水是金之子。铁来自磁铁,磁铁由太阳之灵孕育而成,太阳之灵属火,位于南方,所以南方相当于磁针之母。这样,磁针既要照顾母亲,又要思念孩子,自然指向南北方向。”关增健说,从现代物理学的角度来看,“蒙台梭利理论”完全是异想天开,但从事物的属性来解释事物的行为,是东西方科学史上的通行做法。中国古代阴阳学说盛极一时,用阴阳学说解释指南针指引和“永远略向东”的原理是很自然的。特别是,该理论认为,磁体的不同端面具有不同的属性,这些属性决定了磁针的方向。这种说法很容易启发人们发现一块磁铁的两极,并进一步联想到磁极与磁针朝向的关系,从而找到正确理解这一问题的可能途径。南宋人的罗盘原理仍然认为“罗盘所指,即太阳所在之处为灵”只是围绕磁偏角现象,而论证是基于更多转向地理方位的坐标系——中国古人认为地面是平坦的,面积有限,所以地面上必然有一个中心,通过中心的子午线是唯一的南北方向。南宋人曾三一认为,一旦测地不在这条南北线上,罗盘指向自然“少偏”。到了明代,指出了正确的向导方向是由地球方位系统决定的,而偏离角度是由天体方位划分系统决定的。关增健认为,这种说法“体现了传统罗盘理论在面对阴阳感应理论与磁偏角存在的矛盾时的尴尬”。明朝万历年间(公元1573 ~ 1620),传教士来到中国,带来了西方的指南针理论、地球理论以及相关的科技知识。受其影响,中国学者开始从新的角度探索指南针理论。在这个过程中,阴阳五行的作用逐渐减弱,从力学角度的分析不断增加。然而,吉尔伯特在1600年提出的科学理论在西方学术界并不统一,更不用说在东方了。传教士中,以1658年来华的比利时耶稣会士费迪南·韦尔伯斯特(ferdinand verbiest)的指南针理论最为系统,但他认为磁针指向地球本身的地理南北极,理论仍局限于古代科学的范围,不像吉尔伯特认识到地球本身有磁铁。费迪南德·南怀仁理论在中国影响深远。直到19世纪中叶,中国仍有学者用它来解释指南针问题。此时,清末来华的传教士开始向中国介绍西方近代磁学知识。
指南针的发明是我国劳动人民在长期实践中对物体磁性认识的结果。由于生产劳动,人们接触到了磁铁矿,并开始了解它的磁性。人们首先发现了磁铁吸引铁的性质。后来发现了磁铁的指向性。经过多次实验和研究,终于发明了一种实用的指南针。
希望对你有用~