书城文化中国文化探秘
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第36章 科技博物(1)

指南针的“始祖”

“预兆资产阶级社会到来的三项伟大发明”之一的指南针,原理简单,结构也不复杂,但如果你对它的“身世”稍感兴趣的话,就会发现许许多多的谜团。

长期以来,指南针“族史”上最成问题的是:它的“始祖”究竟是谁?产生于何时?最初样式如何?

我们知道,指南针是根据物理学上的磁学原理发明的,它的出现与人们对磁力的发现及磁的指极性的发现是分不开的。明确提出磁石能吸铁的最早记载是公元前3世纪时的《吕氏春秋》:“慈(磁)石召铁,或引之也。”时代相隔不远的《鬼谷子·谋篇》上也有“若磁石之取针”的话。现代磁学告诉我们,地球本身就是一个大的磁体,它的两个极分别接近于地球的南极和北极。所以当我们把磁体支挂起来,无论如何拨动,当它静止时,必然是一端指向北方,一端指向南方的。对于磁体这种指极物性的记录,在公元前3世纪时的《韩非子》中已有披露:“夫人臣侵其主也,如地形焉,即渐以往,使人主失其端,东西易向,而不自知。故先王立司南,以端朝夕。”所谓“端朝夕”就是正四方的意思。显而易见,我们的祖先至迟在公元前3世纪已普遍地认识到磁的指南性和吸铁性了。那么磁的吸铁性和指极性最早究竟发现于何时呢?虽然不少学者辛勤探究,但终因文献记载的缺乏和局限,而使它们成为数千年来争论不休的一个谜。

由于磁体的吸铁性及指南性最早发现于何时还不能确切地断定,故如指南针这样的磁指南器最早产生于何时也就自然而然不甚了了。就目前而论,“司南”说占上风。它根据《韩非子·有度篇》:“故先王立司南,以端朝夕”,认为战国时期就有了我国最早的磁指南器——司南。它并且依据《论衡·是应篇》:“司南之杓投之于地,其柢指南。”考证说:司南是用天然磁石琢成勺形,它的勺底呈球状,将其南极磨成勺子的长柄,然后放在地盘上,盘的四周刻着“八干”(甲、乙、丙、丁、庚、辛、壬、癸),“十二支”(子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥),“四维”(乾、坤、巽、艮)二十四方位,盘子中央有直径5厘米至10厘米磨得很光滑的地方用来放勺。使用时,将勺轻拨,使之转动,等勺停下来,它的长柄便指向南方。

但有些细心的学者根据上述史料反问道:不是说“先王立司南”吗?那么这“先王”到底是指何代的先王呢?这不可不谓是对“司南”说的挑战。天然磁石磁性不强,很难想象经琢磨震动后还能指南。同时当时的人很难定出磁石的南北极。如不按南北极方向制勺,则勺纵有磁性也不会指南。为什么要制成勺形,而不能制得更简单些呢?这就是“指南鱼”说的主要观点。此外,他们认为,除《韩非子》、《论衡》二书有“司南”的资料外,六朝以前的其他文献均无司南的记载,甚至还把司南与指南车混淆。他们认为目前发现的关于磁性指南仪器的最早明确记载是北宋曾公亮著的《武经总要》中的“指南鱼”。这是一种用薄铁叶剪成的二寸长的鱼形物,通过淬火、磁化等手段而赋予磁性,“用时置水碗于无风处,平放鱼在水面令浮,其首常南向午也”。

无论是“司南”说,还是“指南鱼”说,都各言之有理。但如果说最早明确记载磁性指南仪器的是《武经总要》,似乎是过于保守了。究竟孰是孰非呢?

或者说还有没有第三种可能呢?这尚有待于矢志于此的学者和读者,从浩瀚的文献中去发掘,另外,也有待于考古的新发现。

从指南针发展史来看,它的大发展是与人造磁体的出现分不开的。那么,人造磁体又是何时“诞生”的呢?西汉时的《淮南子·万毕术记》中记载:

“取鸡血与针磨捣之,以和磁石,用涂棋头,曝干之,置局上,即相拒不休。”

但这是否是最早出现的人造磁体呢?那还是一个问号。

此外,通常都认为北宋沈括的《梦溪笔谈》是最早记载指南针的,“方家以磁石磨针锋,则能指南”。《梦溪笔谈》还详细地介绍了指南针的4种装制方法:水浮法、指甲旋定法、碗唇旋定法、缕悬法。然而新近出版的《中国史稿》第五册写道:北宋仁宗庆历元年(1041年)《茔原总录》提到,要定四正的方向,必须取丙午方向的针,等到针摆动停止时,中而格之,才能得到正确的方向。这样,便将指南针的记载推前了几十年。

最初的指南针没有方向盘,但不久后人们便给浮式指南针加上固定有二十四向的圆形方位盘,这就是水罗经盘。只要动一下磁针在方位盘上的位置,便能定出方向来,这无疑是指南针发展史上的一大进步。有关罗盘的记载,目前所知,最早见诸南宋曾三异的《因话录》,但罗盘最古记载这顶桂冠是否非《因话录》莫属呢?下结论似乎还为时过早。

瓷制品的发明

在英语中,“中国”和“瓷器”用的是同一个单词“China”,可见中国人发明的瓷器早已蜚声世界。在外国人眼里,瓷器甚至成了中国的标志。

瓷器的诞生,经历了一个漫长的历史过程。我们的祖先经过数千年的辛勤劳动,积累了丰富的制瓷经验,并在此基础上,首先制出了半陶半瓷的容器,再逐渐发展为正式的瓷器。

近年来考古发掘出的最早的瓷器是我国商周时期的青釉器。青釉器和一般黏土制胎的瓷器不同,采用的是高岭土,焙分、烧炼温度和宋代以后的瓷器基本一致。因此,我国瓷器的发明,从商代算起,已有3000多年的历史。

到了三国、西晋时期,瓷器制造在釉质和光洁润泽程度上有了显著提高。

隋、唐时期,瓷器制造进入了更丰富多彩的阶段。当时,白釉瓷器的烧制技术日益成熟,黑釉瓷器的烧制技术更加进步。

到了晚唐,以浙江绍兴和余姚一带为中心的“越窑”,烧制成胎质细腻、釉色匀润的青瓷,有人用“千峰翠色”、“嫩荷涵露”来形容它的色泽。值得一提的,还有著名的“唐三彩”,它是唐朝时期劳动人民用色釉制成的绿、褐、白三色交织的彩色瓷器。唐三彩多被作为陪葬品,模仿制成人物、动物、家具等等而被埋入坟墓。唐三彩的出现,标志着中国瓷器的制作达到了空前的高水平。此外,后周的“柴窑”曾烧制出许多出色的青瓷器,颜色像雨后的青天,所以被誉为“雨过天青”,是古代珍品。

宋朝时期,瓷器的制造有了更进一步的发展。当时,江西昌南镇成了最大的瓷器制造中心,专为皇帝生产贡品,有人甚至将昌南镇所出的精美瓷器誉为“假玉器”。宋代的皇帝宋真宗对那里出产的瓷器赞不绝口,于是在公元1004年,即景德之年,下圣旨将昌南镇改为景德镇。今天,景德镇成了饮誉世界的“中国瓷都”。

特别值得一提的是,宋代浙江龙泉生产的青瓷尤其别致。这种产品釉色上布满碎冰纹似的裂纹,乍一看就像碎裂的瓷器重新拼补起来一样,特别富于装饰意味,人称“百极碎”。

说起龙泉青瓷,民间还流传着一个有趣的故事。

据说,当时在龙泉有一对兄弟都开窑烧制青瓷。人们将他们开的窑称作“哥窑”和“弟窑”。哥哥技术好,烧出的瓷器比弟弟的精美,却又不肯将秘诀传授给弟弟,时间一长,弟弟难免心生嫉妒,总想找茬儿报复哥哥。

一次,哥哥烧好一窑瓷器,灭了火便去睡觉休息,以等待窑内的温度下降之后再将瓷器出窑。

不料,趁着夜深人静之时,弟弟竟挑了一担冷水泼到哥哥的窑里。弟弟心想,如此高温的瓷器突然遇到冷水肯定会炸裂。

第二天一早,哥哥打开窑门准备出窑,那些碎裂的瓷器简直把他惊呆了。可是当他拿起瓷器仔细端详后,发现瓷胎并没碎,而仅是釉质裂了。这样,弟弟的报复行动在无意间给了哥哥一个启示。从此“哥窑”的裂纹青瓷就扬名天下了。现在,这些裂纹青瓷成了收藏家们梦寐以求的珍品。

唐宋时期,瓷器不仅在国内普遍使用,而且精美的瓷器通过当时的“丝绸之路”传到了北非和地中海沿岸各国。以后慢慢地遍及欧洲影响到全世界。瓷器的发明和传播极大的丰富了世界人民的物质文化生活,给人类文明史添上了辉煌的一页。

地动仪的发明

张衡是东汉时期著名的天文学家,他毕生致力于天文学的研究,并在人类天文学史上留下了光辉的篇章。

公元78年张衡出生在今河南省南阳县石桥镇。少年时代的张衡,生活清苦,但他天资聪明,勤奋好学。他读了许多儒家经典之作并爱好文学,年轻时就擅长写文章,曾到三辅游学。17岁时他告别家乡,开始了他的游历生活。他实地考察名胜古迹,了解现实生活中的各种事物。

汉代入太学学习,必须经过县令的推荐。张衡没经选送,不能进太学学习,但求知欲经常促使他去太学参观,拜各家为师。因此通晓五种经书,熟悉六种学问和技能。

23岁的张衡在京师还没有一官半职,生活非常艰难。这时,他被邀请到南阳郡当主簿,办理往来文书。公事之外,他苦做学问,写成了著名的《二京赋》。虽然他的才能比当时的人高超,但并未因此而骄傲自大。《二京赋》使张衡名声大振,这篇赋不仅文字典雅取材好,而且完全改变了以往辞赋被专门用来歌功颂德的陋习,开辟了一代文风。

张衡平时态度从容不迫,性情恬淡安静,不喜欢交结世俗之人,兴趣不在做官,而是在求学上。他多次谢绝到公府做官。东汉和帝永元年间,被推举为孝廉,他却不去应荐。屡次为公府所征召,他也不去应召。

114年,汉安帝指名征召张衡,他再也无法推辞了。第二次来到京师洛阳,在尚书台衙门里担任郎中。这时,他开始钻研西汉学者杨雄的《太玄经》,从此他由爱好文学改为从事天文学的研究。

张衡通晓器械制造技术,尤其在天文、阴阳、历算方面进行有益的探索。

不久便被任命为太史令。太史令的职责是掌管天时、星象、历法和编纂史书。

凡举行祭祀大典都要由太史令来选择“黄道吉日”,地方上发生了灾害也要报太史令,张衡于是就专门研究考核阴阳学,终于掌握了玄机的原理奥秘,制造出了浑天仪,并写成了《灵宪》、《算罔论》,这些专著论述得十分详尽。

经过长期观察,张衡肯定了地球是圆的,提出了宇宙无限的观点,他撰写的《灵宪》一书,解释了月相变化和月食发生等自然现象。他在《灵宪》中记载了124颗恒星和320颗可命名的星,并指出中原地区可看到的星约为2500颗,这与近代天文学观测数字相近。

为了制造出一台能够反映天体图像并测定天体变化的仪器,他画了一张又一张草图,经过反复设计、计算,终于用竹片篾片做成一个模型,将南北极、黄赤道、日月星辰和24节气都刻在上面。

张衡对照天体反复试验核对,然后请工匠们用铜铸成浑天仪。为了使浑天仪自转,张衡还利用滴漏壶(计时仪器)流出的水力,启动齿轮,推动浑天仪徐徐转动。

浑天仪由内外几层铜圈组成。由于设计准确,制造精良,转动起来能正确反映天象。浑天仪原物已失传,新中国成立后根据《浑天仪图注》将浑天仪复制成功。

古时候人们看见日食就心惊胆战,张衡解释这一现象说:“太阳能发出强烈的光,而月亮不发光。月亮反射太阳光,当月亮运行到地球和太阳之间形成一直线时,不发光的月亮挡住了发光的太阳,产生日食。”

从96年到125年间,中国境内发生过23次地震。当地震发生,人们求神饶恕时,科学家张衡却在冷静地思考,决心创造一种仪器,测知地震发生的方向,及时救灾。

地动仪发明成功了,它是用青铜铸成,外形像酒樽,腰部的东、南、西、北、东南、西南、西北、东北八个方位镶着八条龙,每条龙嘴里都含有一颗铜球,下面蹲着八个蛤蟆,蛤蟆头向上昂起对准龙嘴,那些制作精巧的枢纽和部件,都安装在铜尊之中,盖得严严实实,没有一点空隙。如有地震发生,尊形部件就振动铜龙,机关随即发动,上边龙嘴就吐出铜球,下边的蛤蟆正好衔住铜珠。

地动仪制成后第6年,即138年,安放在洛阳的地动仪西面的龙嘴里掉出了铜球。

京师的官僚、学者们由于一点也没感觉出地震来,于是纷纷议论,怀疑地动仪是否准确。过了几天,甘肃果然有人骑马前来报告,说发生了地震。

这个消息证实了地动仪的准确性能。

张衡制成地动仪是人类历史上的首创,也是我国有准确地震记录的开始,它比欧洲制造出的同类仪器早1748年,张衡被全世界公认为地震学的“鼻祖”。

133年,张衡被调任为侍中,负责宣传皇帝的命令并当皇帝的顾问。张衡为官正直,一心想报效朝廷,他希望借此机会协助皇帝整顿政治,张衡一到任,就树立威信,整饬法度,暗中察访奸党成员姓名,将他们一网打尽,于是举国上下,秩序井然,人人都称赞他政治清明。

一次汉顺帝问张衡当今最恨什么人?他还没回答,站在旁边的宦官就恶狠狠地盯上了他。宦官们害怕张衡说出他们为非作歹的事,纷纷向皇帝说张衡的坏话,皇帝不明真相听信谗言,张衡被挤出了朝廷。

136年,张衡被调任为河间相,两年后张衡上书汉顺帝,要求辞官回家,没有获得批准。

张衡管理了三年政务,就向皇帝上书请求退休,皇帝不仅不同意,反而下诏书封他为尚书。139年再次调他到京师担任尚书,协助皇帝处理政务。

也就在这年,张衡在京师洛阳去世了。

为了纪念他给人类带来的贡献,1970年,国际上用张衡的名字命名月球背面的一座环形山。1977年,太阳系中一个编号为1802的小行星,也是用张衡的名字命名的。

毛笔是否是蒙恬发明的

笔墨纸砚合称“文房四宝”,是我国具有民族特色的书写工具。千百年来,流传着毛笔是秦朝时蒙恬发明的。我国手工业的各行各业,在新中国成立前都有自己行业所崇拜的祖师爷。制笔工人像供奉神明似的供奉着蒙恬的神主牌位,把蒙恬当作制笔业的祖师爷。根据《辞源》记载:“恬始作笔,以枯木为管,鹿毛为柱,羊毛为被。”明确记载着蒙恬发明毛笔的事。

毛笔真的是蒙恬发明的吗?蒙恬是何许人也?原来蒙恬是2200年前的秦朝大将。秦始皇统一六国后,命蒙恬率领30万大军,北击匈奴,收复河套,修筑万里长城,抵御匈奴贵族对汉族的掠夺,保卫了北方人民的生命财产,保卫了中原地区经济文化的发展。秦始皇死后,赵高立胡亥为二世皇帝,蒙恬被逼自杀。但人们却怀念着蒙恬的功绩。毛笔发明之前,中国的文字是用刀镌刻的,传说蒙恬率军边疆,经常要向秦始皇奏报军情。由于边情瞬息多变,文书往来频繁,用刀契刻速度极为缓慢。蒙恬手下的人,几乎天天熬夜赶刻,还是来不及。情急智生,蒙恬随手从士兵手中的武器上,撕下一撮红缨,绑在竹竿上,蘸着点颜色在白色的丝绫上书写起来。写着写着,觉得速度较快,于是蒙恬命手下的人,如法炮制,做了许多能写字的工具。

北方野狼较多,士兵经常打狼,剥制狼皮,做衣取暖。废物利用,就把狼毛做成笔头。塞外草原,人民多放牧羊群,作为食粮,因而也用羊毛做成笔头。这就是流传下来的狼毫笔和羊毫笔了。