酷科普—发现从这里开始：人类的发明故事_刘怀景　编著_9787514306996

《人类的发明故事》(作者刘怀景)对人类重大的发明及发明故事，分门别类地进行了整理，主要分为我国古代的四大发明，信息技术，计算机和网络，医学和生物工程，精密仪器，交通和航天，揭开原子能的秘密等章节，基本囊括了人类在各个领域的重大发明发现。书中每一小节后还设置了诸如基本小知识、知识小链接等栏目，对正文部分作了一些有益的补充和完善。《人类的发明故事》以故事的形式，讲述了科技发明中那些枯燥的名词术语，让读者在阅读故事的同时融会知识性内容，从中领略科学家严谨勤奋的科学态度，以及他们淡泊名利的人生观。

茫茫大海，无边汪洋，在海上航行可不是件容易的事。首先航向要找准。即使航向偏离1度，那就可能永远也到达不了目的地，终生在海上飘荡。有人可能会说：要找准航向好办，可以用太阳，也可以用星星定位。不错，这的确是个好办法，远古时期的人们就是这么做的。但是如果碰到了阴雨天怎么办？碰到那种“阴风怒号，浊浪排空”的天气怎么办？这种天气在大海上是极常见的。这种时候，太阳啊，星光啊，一切可以利用的目标啊，全不见了，剩下的只有船只飘在海上。然而这些都难不倒智慧的古代的中国人。人类的航海业还是越来越发达。到隋唐时期，中国不仅同朝鲜、日本海上往来十分频繁，而且同阿拉伯各国也有了海上航线。宋朝时，中国庞大的商船队经常往返于南太平洋和印度洋之间。
是什么原因使航海家们不再惧怕没有太阳和星光的日子，而继续保持他们正确的航向呢？是当时航海最有效的方向指示仪器——指南针。
宋朝学者朱或在他的《萍洲可谈》一书中记录了指南针在航海中的作用：“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦观指南针。”随着指南针在航海上的不断应用，人们对它的依赖也与曰俱增。南宋《梦梁录》一书中说：“风雨冥晦时，惟凭针盘而行，乃火长掌艺毫厘不敢差误，盖一舟人命所系也。”这真是大海航行靠舵手，舵手要靠指南针，没有科学领航，光凭舵手的经验和感觉，有时就要坏事。到元代时，指南针已经成为航海上最重要的仪器了，无论什么时候都用指南针领航。这时还专门编制出罗盘针路，船行到什么地方，采用什么针位，一路航线都一一标识明白。明代郑和下西洋，从江苏太仓的刘家港出发到印度尼西亚的苏门答腊岛，沿途航线都标有罗盘针路，指南针为开辟中国到东非航线提供了可靠保证。以后，哥伦布航行抵达美洲大陆和麦哲伦环球航行也都依赖的是指南针。
指南针和由指南针发展而来的许多仪器对人类发展产生了重大贡献，它的发明权属于中国。
指南针大约出现在中国战国时期。最初的指南针是用天然磁石制成的，样子像只勺子，圆底，可以在平滑的“地盘”上自由旋转，等它静止的时候，勺柄就会指向南方。古人称为“司南”。东汉学者王充在他的书中说：“司南之杓投之于地，其柢指南。”地盘上四周刻有分度，共24向，用来配合司南定向。古时人出远门要带上司南，以免迷失方向。这种司南的模型今天在北京历史博物馆中还能见到。
后来，随着社会生产力的不断发展，尤其是航海业的不断扩大和发展，人们发现了人工磁化的方法，从而出现了指南鱼和指南针。指南鱼就是用薄铁叶裁成鱼形，然后用地磁场磁化法使它带上磁性。在需要定向时，把它浮在水面，铁叶鱼就能指南。指南针是用磁石摩擦钢针得到的。钢针经磁石摩擦磁化后，就可以指南。古代所有的指南针都是用这种人工磁化的方法得到的。用丝线把磁针悬挂起来，使它处于平衡状态，针的两端就指向南北方向。当然，使用指南针也需要方位盘的配合。方位盘和磁针结为一体的仪器就是罗盘。罗盘仍有24向，但盘已由方形演化为圆形。
中国的指南针大约在公元12世纪末到13世纪初传人阿拉伯，然后再由阿拉伯传人欧洲。那时到中国来的阿拉伯人都乐于乘坐中国船只，因为中国船船身大，结构坚固，航速快。这就为罗盘传人西方提供了基础。西方在学会使用罗盘后，根据实际需要又进行了科学的改进。由于罗盘在随船体大幅度摆动时，常使磁针过分倾斜而靠在盘体上转动不了。欧洲人设计了称为“方向支架”的常平架，它是由两个铜圈组成，两圈的直径略有差别，使小圈正好内切于大圈，并用枢轴把它们联结起来，然后再用枢轴把它们安在一个固定的支架上，罗盘就挂在内圈里，这样，不论船体怎么摆动，罗盘总能保持水平状态。这种仪器的原理已经是比较近代化了。
如果人们对某一种仪器或工具，只知道它的功能而不知道它为什么会有这种功能，那还不能说对它的认识具有科学水平。指南针也是这样，如果人们只知道它指向固定方向不变，而不去研究这其中的为什么，人类就只好处于前科学的状态，而还没有进入科学的殿堂。当然，在科学发展史上，人类总是从先发现某种功用性质出发，然后才去探究功用或现象背后的为什么。对指南针也是这样，古时人们从注意它的磁性出发而一步步认识内在的东西。
由于磁石具有吸铁性质，古人把这种性质比做母子相恋，认为“石，铁之母也。以有慈石，故能引其子；石之不慈者，亦不能引也。”汉朝以前，磁石都写成“慈石”。人们还注意到磁石不能吸引铜，更不能吸引瓦，这就是“及其于铜则不通”，“而求瓦则难矣”。宋朝的陈显微和俞璞对此曾作了探讨，认为磁石所以吸引铁，是有它本身内部原因，是由铁和磁石之间内在的“气”的联系决定的。清朝刘献廷也认为磁石引铁是由于它们之间具有“隔碍潜通”的特性。他还记录了磁屏蔽现象：“或向余日：‘磁石吸铁，何物可以隔之？’犹子阿孺日：‘惟铁可以隔之耳 ’。”虽然这种解释是错误的，但是由于当时的科学发展水平，能考虑到这个问题已经难能可贵了。P3-5

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