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沈括與《夢溪筆談》
沈括,生于公元1031年,為官多年。他晚年居住在潤州(今鎮(zhèn)江市)的夢溪園,專門從事著述,為后人留下了一部三十卷的科學巨著《夢溪筆談》。
指南針是我國古代的四大發(fā)明之一。沈括對指南針的使用做了多種實驗,并且把實驗的方法記在他的著作《夢溪筆談》中,成為研究我國古代指南針的珍貴資料。除此之外,在實驗中,他還發(fā)現(xiàn)了指南針所指的方向不是正南而是略微偏東,這種現(xiàn)象在物理學中叫做磁偏角。這是世界上最早發(fā)現(xiàn)磁偏角的記錄,比歐洲哥倫布的發(fā)現(xiàn)早了400多年。
沈括在《夢溪筆談》中還記載了很多勞動人民發(fā)明創(chuàng)造的事跡,其中最有名的,是關于畢升發(fā)明活字印刷的記錄。畢升是一位杰出的發(fā)明家,他發(fā)明的活字印刷術,制版迅速,又節(jié)省人力物力,是印刷史上一項重大的革命,也是我國四大發(fā)明之一。畢升對人類作出了很大貢獻,可是,像這樣一位有重大貢獻的發(fā)明家,要不是沈括把他的光輝業(yè)績在《夢溪筆談》中記載下來,我們就會連他的名字都不知道。
有一年,沈括到河北去,經(jīng)過太行山,看到山崖中夾有一層卵石和海生螺蚌化石。他十分詫異,經(jīng)過認真研究,他認為太行山東面的陸地,就是海水夾帶泥沙沉積形成的。沈括關于水侵蝕沖積作用的論述,在世界上也是最早的,比西方學者早700年。
在古代西方人還不知道石油是什么東西時,中國老百姓已經(jīng)用這種黑色的液體燒飯點燈了,這也要歸功于沈括。他曾在陜北一帶,發(fā)現(xiàn)地下蘊藏著豐富的石油。他經(jīng)過反復研究,弄清了這種東西的性質(zhì)和用途,又動員老百姓使用。他給這種黑色的液體起了個名字叫“石油”,這個名字一直延用到今天。他預言“此物后必大行于世”。
他還認為我國“石油至多,生于地中無窮”。這些論述,如今都已被證實。
沈括是我國古代歷史上一位偉大的科學家。他留下的《夢溪筆談》一書,成為我國古代科學技術成果的資料庫,長期以來,一直受到人們的重視,經(jīng)常為各門學科的專家所引用。這部書是我國科學技術史上的一份珍貴遺產(chǎn),也是世界科學技術史上一部杰出的著作。
沈括的四種方法
鋼片指南魚發(fā)明不久,人們拿一根鋼針,放在磁鐵上磨,使鋼針變成磁針。這種經(jīng)過人工傳磁的鋼針,可以說是正式的指南針了。
北宋時候有個著名的大科學家,名叫沈括。他在自然科學方面有很多杰出的貢獻。他寫了一部《夢溪筆談》,書中提到關于指南針的用法,他曾經(jīng)做過四種試驗:
第一種是水浮法——把指南針放在有水的碗里,使它浮在水面上,指示方向。針怎么能浮在水面上呢?沈括沒有說明。北宋晚期,有個寇宗爽,編了一部《本草衍義》,書中講到在指南針上穿幾根燈草,就可以浮在水面上了。沈括的水浮法,可能也是這樣的。
第二種是指甲旋定法一把磁針放在手指甲面上,使它輕輕轉動。手指甲很光滑,磁針就和司南一樣,也能旋轉自如。
第三種是碗唇旋定法——把磁針放在光滑的碗口的邊上。
第四種是縷懸法——在磁針中部涂一些蠟,粘上一根細絲線,把細絲線掛在沒有風的地方。
根據(jù)試驗,沈括認為這四種方法,要算縷懸法最好。因為用指甲旋定法和碗唇旋定法,磁針很容易滑落,用水浮法,水也動蕩不定,縷懸法卻沒有這些缺點。
沈括在《夢溪筆談》中記載的這四種方法,可以說是世界上指南針使用方法的最早記錄。
這四種方法,有的仍然為近代羅盤和地磁測量儀所采用。現(xiàn)在磁變儀、磁力儀的基本結構原理,就是用縷懸法。航空和航海使用的羅盤,就多以水浮磁針作為基本裝置。 沈括在九百多年前就提出這四種方法,真不愧是一位注重實際的科學家。
沈括還有一個重要的發(fā)現(xiàn)。他在《夢溪筆談》中講到,磁針雖然朝著南方,但是指的不是正南,而略微有些偏東。這一現(xiàn)象,在科學上叫做“磁偏角“。
“磁偏角”又是怎么一回事呢?
那是因為地球上的磁極,和南極、北極稍許有一些偏差的緣故。所以磁針的南北線和地球的子午線是不一致的。這在科學上叫做“磁偏角”,又稱為“磁差”或“偏差”。磁偏角的數(shù)值,在全球各地是不相同的。
在西方,直到公元一四九二年哥侖布橫渡大西洋時候,方才發(fā)現(xiàn)磁偏角,比我國遲了四百多年。