第一节 【1495.com】三大发明,名扬海外

2019-11-10 10:39栏目:中国史
TAG:

明代的造船航海技术是较先进的。十五世纪初,郑和率领船队七次航海下西洋。航海罗盘的使用是远航成功的重要技术保证之一。随同郑和远航的巩珍曾记载当时航海“皆斫木为盘,书刻干支,浮针于水,指向行舟”。可见当时普遍使用罗盘指示航行。“至嘉靖间,遇倭夷之乱,始传倭中法,以针入盘中,贴纸方位其上,不拘何方,子午必向南北,谓之旱罗经”。“近年吴、越、闽、广屡遭倭变,倭船尾率用旱针盘,以辨海道。获之仿其制,天下人始多旱针盘。但其针用磁石煮制,气过不灵,不若水针盘之细密也”。说明自明中叶开始,从日本传入有支轴指南针的旱罗经,应用于航海。在张燮的《东西洋考》卷九“西洋针路篇”和“东洋针路篇”中,就分别叙述了从南中国海至南洋和从澎湖至菲律宾、婆罗洲及台湾等地所应采取的针位方向。

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 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》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(11191125年),朱彧撰写《萍州可谈》,里面记载了10941102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 徐兢(10931155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》,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。

张居正曾记载他亲身经历的现象:“凡貂裘及绮丽之服皆有光。余每于冬月盛寒时,衣上常有火光,振之进炸有声,如花火之状。人以为皮裘丽服温暖,外为寒气所逼,故搏击而有光,理或当尔。”冬季空气干燥,皮毛丝绸容易摩擦产生静电。与张居正几乎同时,都邛也记载了:“吴绫为裳,暗室中力持曳,以手摩之,良久火星星出。”但是,在那个时代对电的本质尚无了解。

版权声明:本文由1495.com发布于中国史,转载请注明出处:第一节 【1495.com】三大发明,名扬海外