磁石勺司南的重制者黄兴

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-10-11 作者:责任编辑NO。卢泓钢0469

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黄兴制造的磁石勺“司南”

编者按

2019年8月,电子科技大学副教授郑文锋在课程QQ群中和学生争辩“四大创造是否是立异”,因学生告发,被校方认定为失德失范而强制中止作业展开24个月。这便是闻名全国的“坑师门”,该作业重燃了大众对我国古代“四大创造”的热切重视和评论。

关于“四大创造”,相关学者一向在探究和研讨。天然也存在不同观念,其间尤以“攻略针的前身——司南”争议最多。

比方,咱们从小到大课本上讲的磁石勺“司南”,并未发现古代原物,而是王振铎先生依据文献记载提出的恢复计划,因故才有不明就里的人在多年后惊叹——“这么多年的教育受到了凌辱”。

王振铎1980年代开发的文创产品——磁化钢勺“司南”

1952年,中科院院长郭沫若拜访苏联科学院,想以磁石勺“司南”作为礼品,但其时没有重制成功,只好用磁化钨钢勺替代。

所以不免有人困惑:磁石勺究竟能不能攻略,古文献记载的“司南”到底是个什么物件?有人乃至建议:我国古代的“司南”其实是斗极,或是一种官职名,或是机械攻略车……

理性自觉地探究前史本相才真实契合文明自傲!

2017年,《天然科学史研讨》杂志宣布了一篇重要文章《天然磁石勺“司南”实证研讨》,作者是我国天然科学史所副研讨员黄兴。他运用天然磁石成功制造出多枚能够精确攻略的磁石勺。

黄兴自2014年以来,针对“磁石勺能否攻略”等问题,经过文献整理、郊野查询、科学分析、研发专用设备等途径,做了许多深化的实证研讨。黄兴的定论是:“在汉代至唐代的资源、地磁环境和常识布景下,古人有才干选用多种方法完结磁性指向。其间,从指向作用、外观品相和与文献的贴合度来看,‘磁石勺’能够被视为最优的恢复计划。

磁石勺“司南”攻略视频

为了进一步了解磁石勺的制造方法,及其成功制造在“司南”研讨中的价值,科学前言中心对黄兴副研讨员做了专访,以飨读者。

研发进程

科学前言中心:黄兴教师您好!据了解,七十多年来,只需王振铎制成了能够指向的磁石勺“司南”,可见这项作业难度之大。请您简略描绘一下重制司南的来龙去脉,在重制进程中遇到了哪些困难?怎样战胜的?

黄兴:您好!2014年6月我从北京科技大学博士结业,进入我国科学院天然科学史研讨所博士后流动站,我的协作导师张柏春研讨员给我安置了“攻略针实证研讨”作为博后课题。

在研讨进程中遇到过许多困难,这与其他的立异性研讨相同。其间最难的作业或许有两件。

第一件是找磁石。前人研讨中,只需王振铎用磁石做了试验,刘秉正所用磁石剩磁十分低,达不到古文献中所描绘的水平。从一开端,我就使用各种时机找天然磁石。

首要,依照古文献记载到河北武安磁山上找。那天正好夏至日,转了半响发现山顶上早就挖空了,留下一个像火山口的大坑。路旁边有一些铁矿石剩磁十分弱,仅能牵强吸动铁针,不能粘住铁针。

我又查阅各种文献,在各种搜索引擎和网络电商上找。也加了一些与“磁石”有关的QQ群、微信群,但里边的“磁石”仅仅一般的磁铁矿,只能被磁铁招引,而不能自动吸铁。

到一些铁矿场去找,那里的矿石剩磁都很弱。我不甘心,又回到磁山上去找,那天正好冬至日,转到黄昏仍是一无所得,真是日暮途穷。元旦假期,我受托查询瑞典地质学家安特生在龙烟铁矿的活动资料。

在此期间,我曲折知道了多位私家矿主、技能工人和厂矿负责人,偶尔得知了邻近有磁石矿,便请他们带我去。究竟找到了具有很强剩磁、带“毛”的磁石。南朝刘宋时医书记载,一斤上等的磁石能吸一斤铁。

我收集到的磁石也能到达这样的磁力。我挑选形状适宜的磁石,制造成了多枚磁石勺,指向作用十分好。不止在润滑的铜盘上,在木地板、石板、水泥地上都能够精确攻略。这就充沛证明了磁石勺攻略的可行性。

黄兴收集的天然磁石样品

天然磁石吸铁比照试验

第二件是研发磁石磁矩丈量设备。磁体在地磁场中受力到的滚动力矩,由磁矩(磁偶极矩)、地磁场水平方向重量、两者夹角一起决议。

有人以为磁石加工成勺状会明显退磁,无法攻略。我制造的磁石勺现在现已用了三年多了,指向功用一点都没有阑珊。

但这样的定性描绘还不可到位,展开科学研讨,需求用数据来阐明磁石勺制造前后磁矩和磁化强度的状情。

本试验所用的磁石尺度在10厘米等级,且外形不规则。我其时找了多家科研院所,可是现有设备对检测样品的尺度和外形都有严格要求,无法检测这样的磁石。

前人的研讨都是选用磁体两头的表磁(外表磁场强度)来表征磁体的指向才干。但表磁和磁矩不是同一个物理量,在许多状况下也非同增同减联系。

为此,我自己规划制造了一套设备,前后更换了多种规划计划,逐渐处理了原理、制造、标定,以测定非线性差错、重复性等问题。

究竟处理了丈量难题,而且获得了磁学范畴多位专家的认可,得到了国家创造专利授权。

黄兴创造的天然磁石磁矩丈量设备

黄兴在丈量磁石勺的磁矩

证明性仍是证伪性研讨?

科学前言中心:关于“司南”存在许多争议,假定您没能重制成功,是否会得出不同的知道、乃至是相反的定论?

黄兴:假定没有成功,还不能得到彻底相反的定论,只能阐明这有两种或许,一种是使用磁石的确无法完结,另一种是我找到的磁石剩磁还不可强。针对第二种状况,需求进一步展开试验。

天然磁石归于铁氧体资料,能够用现代铁氧体制造磁勺,经过充磁机饱满磁化,使剩磁到达该种资料的理论上限;假如这样还不能有用指向,才干充沛证明天然磁石是不能攻略的。

科学前言中心:您在文章中说,“尚无法判定司南是否为磁性指向器,但能够展开实证研讨,判别在相应前史条件下是否具有技能可行性……前史是否如此,究竟还需求清晰的古代遗物或古文献记载等依据”。

假如古物轶失,也没发现有力的文献依据,就算能重制,也究竟无法判定它是否存在过,这真让人伤心。就没有其他方法了么?

黄兴:假如将来找不到清晰依据,那当然没有方法,但也不要伤心。古代发生了那么多作业,能有多少被写进书里;古书屡遭灭失,又有多少撒播到现在,且为咱们所知?

古代有那么多什物,有多少能传世永存或埋于地下;而地下还有多少文物尚未被发现?这些谁都说不清。

咱们做研讨要脚踏实地地,假如不能得到切当定论,就只能讲它的或许性,不能夸张前史,也不能随意否定。坚持探究,发现新史料、考古新的或许性是不能扫除的。

要学术研讨,不要坐而论道

科学前言中心:依据东汉王充《论衡·是应篇》“司南之杓,投之于地,其柢攻略”——究竟磁勺这么易碎,为什么用“投”?而不如用“拨”。现在您成功制造出一个能够攻略的勺形司南,您是怎样想到它应该是向下拨动勺柄而不是像抽奖转盘那样拨动的?

黄兴:首要得弄清一下,磁石并非像之前说的那么简单碎,究竟它是一种石头。我找到的磁石莫氏硬度在6~7之间,解理不明显,很合适切开和打磨;只需不用力摔,不会碎的。

“投”字的意义很丰厚,要视情境来解读,不能一概解说为“抛掷”;《论衡》的这句话更多的是指出了勺柄运动的方向性,便是向下拨动。

至于我怎样想到要将勺柄“向下拨动”,而非“水平滚动”;这不是坐在那里想出来的,任何人上手操作几下都会发现。

之前的质疑者大都没有触摸过王振铎的磁石勺,自己也没有做出来;只需动动手,许多疑问就会消除。

磁石勺周围的磁力线演示

科学前言中心:其他国家或区域有没有相似的记载或设备?我国的司南是否比其他国家更早或许更先进?

黄兴:中美洲墨西哥境内原住印第安人曾以天然磁铁矿雕琢成人像、动物像及日用品。那里曾出土了一块公元前1400~1000年的条状磁性物,一度引起轰动。

但沉积一段时间后,咱们发现该条状物的用处尚不明亮,后来在墨西哥也未发现攻略针的展开序列,所以印第安人创造攻略针的说法尚不足以建立。

中西方较多地议论磁石始于公元前7世纪,其时正逐渐进入铁器时代,开端大规模挖掘铁矿。我国秦汉时期的方士们曾用磁石制成各种器物,应用到多种方术中。

在这种布景下,他们开宣布磁石勺来攻略,是很有或许的。但是,现在这些都还仅仅一种或许性,所以不能说谁更早或更先进。

科学前言中心:您的效果宣布后,除了接到各种赞誉外,是否遇到过质疑?您是怎么应对的?

黄兴:十分感谢咱们的重视和必定。其实在研讨进程中,我自己简直也在尽头式地提出各种疑问,例如为什么我找到的磁石有明显剩磁,不易破碎,而刘秉正文章中说到的磁石却不可;为什么磁石制成勺形会更简单完结攻略;秦汉时期技能条件下能否将磁石加工成勺状;磁石在加工后会不会退磁而不能用;勺形之外的方法行不可等等。

对此,我或许展开了相应的试验,用可重复的成果和具体的数据来答复,或许凭借相关学科的理论来解说清楚。

我也一向尽力经过电视节目、科普讲座、新式媒体、中科院敞开日等途径向大众做什物展现。咱们都很感兴趣,提出过新的主意,但现在还没有见到质疑。

学术是一种公器,需求让咱们来评判。我的作业得到了许多人的协助,衷心感谢;也十分期望他人指出我作业中的不足之处,一起推动攻略针研讨。

科学前言中心:感谢黄教师承受咱们的采访!

黄兴:谢谢!

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