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Wan Nian Chang
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磁石指极性与磁性指向器的最初形制
对于磁石吸铁性的认识和应用,传说,秦皇宫的磁石门可防止身带铁刃的刺客进入。文献中对磁石吸铁现象多有记述,如战国时期成书的《吕氏春秋》、西汉时期成书的《淮南子》和东汉王充的《论衡》,这些作者都提到磁石吸铁现象,玳瑁和琥珀等物体能吸引某些轻小物体的现象。王充指出,这些现象是“感应”(一种超距作用的看法)的作用,但似乎并不知道电感应和磁感应的区别。指南针是用天然磁石制成的,要发明指南针,就要研究磁石的指极性。 [6]
磁化技术和磁偏现象的记述
北宋时磁化技术取得了突破,这些技术加速了磁性指向器的普及,并且导致指向器形制新的演变。
曾公亮的《武经总要》中提到一种新型的磁性指向器——“指南鱼”,同时还能看到,制作指南鱼的关键是铁的磁化。曾公亮的记述是:以薄铁叶剪裁,长二寸,阔五分,首尾锐如鱼形,置炭火中烧之,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。(卷15)曾公亮实际上是利用地磁场对剪成鱼形的铁片进行磁化,这是历史上人类寻求新的磁化技术上的一个突破。但是,由于使用时要放在水面,铁片要尽量“薄”。这也是重要的提示。
指南鱼的磁性是很弱的,作为一种“天然的”缺陷,圆形的鱼首也使它的指向精度受到限制。虽然这种简易的磁化技术使指南鱼的制作容易了许多,但它的形状造成与勺形司南有类似的缺陷。
同样,具有实用性的磁化技术,与曾公亮同时代的沈括在《梦溪笔谈》中也有记载。他写道:“方家以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。”(卷24)这种形制易流行、且简单,磁化效果也相当好,特别是,它对指向器形制的改进产生了另一个突破——针状。用针指向,它的指向精度可以得到极大的提高。这样,司南就衍变成了指南针,而且这种指南针也更容易普及了。无疑,这是磁性指向器形制的最重要的改进。
由于指针指向精度得以提高,人们在使用指南针时很快就注意到,它所指的方向有时并非正南,这就是磁偏现象——“然常微偏东,不全南也”。
实际上,在写于庆历元年(1041)的《茔原总录》中,比沈括稍早些的杨维德已经记载了指南针和磁偏角的存在.他写道:“匡四正以无差,当取丙午针。于其正处,中而格之,取方直之正也。”(卷1)这里说的“针”就是磁针,而“丙午针”是指磁针在静止时,针指的方位是24个方位中丙位和午位的结合部,也就是南偏东约7。5°。这与沈括的“微偏东”是一致的,但杨维德的说法更早,描述也更精确些。
稍晚于沈括的寇宗夷在所著的《本草衍义》也提到:“磁石⋯⋯磨针锋则能指南,然常偏东,不全南也。其法取新纩中独缕,以半芥子许蜡缀于针腰,无风处垂之,则针常指南。然常偏丙位。盖丙为大火,庚辛金受其制,故如是,物理相感尔。”(卷5)这段话讲到指南针的磁化,讲到磁偏现象的发现,还讲到指南针的架设问题,以及利用五行学说简要地解释磁针指向的原因。在这里,寇宗夷所使用的是“水浮法”,这与沈括是有些不同的。这也说明,在这时人们还在探索形制,一直在进行着不同的尝试。早在晚唐时期成书的《管氏地理指蒙》,在这篇文献中我们可以读到:磁者母之道,针者铁之戕。母子之性,以是感,以是通;受戕之性,以是复,以是完。体轻而径,所指必端。应一气之所召⋯⋯。透过这段话,可以看到,它记述的磁偏角约为南偏东15°左右。这说明,关于地磁偏现象的发现可能早于宋代。在另一篇早期文献中提到地磁偏的是《九天玄女青囊海角经》,这部书的成书时间约在10世纪下半叶。
与沈括大致同时代的王假(福建堪舆学派的创立者)也提到过磁偏角。在王仅的一首诗中,他写道:“虚危之间针路明,南三张度上三乘”。这里的前一句所提到的显然是天体坐标的南北向,但通过观察地磁罗盘会发现,南方星宿“张”的范围是如此之广,以至于两个磁偏角及天体坐标的正南这3个“南方”方位均包含在其内。所以,他对磁偏角的涉及,具体数值还不能完全确定,但它的地磁偏现象的记载,说明了风水师是重视地磁偏现象的研究的。王仅是一位著名的堪舆家,他的主要著作写于1030—1050年间。
宋代曾三异在1189年写的《因话录》提到,在地球表面上一定有某个区域,在那里磁偏角为零。曾三异的观点很有见地,事实上也确实存在着零磁偏角线。即使如此,他也只是提出了一种有价值的猜测。16世纪,明代人迸一步发现了在不同的地点磁偏角的大小也不同的结论;18世纪,才出现关于磁偏角的大小也随时间的变化而变化的明确记载。 [6]
指南针架设方法与罗盘
指南针如何架设起来,沈括比较了4种不同的架设方法:
水浮多荡摇。指爪及碗唇上皆可为之,运转尤速,但坚滑易坠,不若缕悬为最善。其法取新纩中独茧缕,以芥子许蜡,缀于针腰,无风处悬之,则针常指南。这就是有名的沈括“四法”。沈括对前3种方法采取否定的态度,尽管“水浮法”是曾公亮已经有过尝试的方法.在《武经总要》中记载的使用方法是将指南鱼“平放水面令浮”,为此鱼形的铁叶可能是中间微凹的,这样的结构使铁鱼像小船一样漂浮在水面上。宗夷也提出了架设的方法,他指出:“以针横贯灯心,浮水上,亦指南。” [6]
沈括尝试的四种安装指南针的方法
南宋时,指南针的架设问题有了新的进展。南宋陈元靓在《事林广记》(成书于1100—1250年间)中记述了两种指南针,即指南鱼和指南龟。它们可看作“水针(水罗盘)”和“旱针(旱罗盘)”的先驱。水罗盘(也叫浮针罗盘)是从《武经总要》的指南鱼到《事林广记》的指南鱼发展过来的,由于后者是木刻的,自然可浮在水面,似乎也不怕水面荡摇,它已发展成为一种比较成熟的结构。此后,水针一直比较流行,加上进一步的改进,将磁针穿上小木条,取代了木头刻的鱼,使之更实用了。自然,“指南鱼”这种形制也就消失了。《事林广记》记载的“指南龟”,则是后世旱罗盘的先驱。它因为采用了竹钉支承,摩擦力小,旋转灵活,因而也受到人们欢迎。后来人们将其发展成了枢轴支承式,这种形制就成了使用简便的旱罗盘。1985年5月,在江西临川县温泉乡朱济南墓中出土了一件题名“张仙人”的俑,高22。2em,手捧罗盘。此罗盘样的磁装置结构与宋代水浮针不同,其菱形针的中央有一明显的圆孔,说明它采用的是枢轴支承的架构。这座墓下葬的时间为南宋庆元四年(1198)。可见在旱罗盘问世不久,中国人已经将其发展成枢轴支承式的了。 [6]
结语
旱罗盘后来经阿拉伯传人欧洲,在欧洲发展成熟起来。欧洲人又进一步对这种旱罗盘做了改进,使用起来很是方便。这种改进虽然对磁的知识并未增加,甚至也未“改善”,但是却对航海事业产生了积极影响。也就是说,在发展航海事业的过程中,使磁技术的价值彰显出来。从磁的吸铁性和指极性知识看,在磁技术的发展早期,磁技术对生产发展和航海、堪舆的活动是有价值的,而磁技术的改善就是围绕着这种需求发展的。在磁技术发展的同时,人们也积累起些许磁学知识。这个积累过程是缓慢的,这当然是由于貌似简单的磁知识,它联系着对地(球)磁场的认识。这使问题具有了某种复杂性,而破解这种复杂性还需要时间,需要某种天才;同时也期待着高水平的精准实验用。
在这些精准的实验中,磁化技术中的两种方法是很重要的。在这些磁化技术的发展中,古人所依据的科学原理,要么是不知道,要么是不符合现代的科学原理。所以,古人是黑暗中摸索着前进的,是在对经验中的领悟中发展着的。在这些发明中,指南“针”形状发明提高了指向的精度,也使磁偏角得以发现.针的形制无疑是具有重要意义的,推进了对磁的认识,有益于磁知识的积累。大体上说,磁性指向器的演变过程中,形制的不断改进是很重要的,就像汽车发明后,汽车的样子也不断发生变化,甚至是很大的变化,但这也是逐步演变的。磁性指向器的交流中,也包含着磁知识的交流,这种交流促进着“磁学”知识的积累和发展。这直到近代才结出果实。 [6]
罗盘西传编辑 播报
中国的磁针和罗盘先后经由陆水两路西传,曾给人类文明的进程带来重大的影响。史学界认为磁针浮在水中的水罗盘与指南针一脉相承,是中国的发明。1985年江西临川南宋朱济南墓出土的“张仙人”俑手持的旱罗盘证明:旱罗盘的发明权也属于中国。 [1]
由于经常接触尸体而使殡仪馆职工致病是确实存在的是有些人似乎并不知道所存在的危害性,或者不相信有这种危险,也有人认为这只是一种可能而已。这些殡仪职工或许认为尸体中没有多少病菌、菌毒,持有这种观点的人,由于不重视自我保护,长时间与尸体接触是危险的。
得克萨大学卫生健康中心微生物学教授Dr.Kendall,O,Smith认为微生物已经对殡仪职工造成彳艮大伤害。报道最多的有关接触尸体而受感染的是结核病和皮炎。殡仪职工可以证明这些感染的存在,约有14%的人得过结核病,12.7%的人患过皮炎,医学文献也有类似的说法,另外医学文献还证明了其它感染的存在。
有报道称在死后验尸时发现了由脑脊髓炎感染而产生淋’巴腺炎,但没有弄清传染的方式和病程,只知道大多数脑脊髓炎是实验人员感染或偶然的移植接种得来。据报道有一位病理学家在给一位死于何杰金病和脊髓性脑室炎的尸体验尸后两个月得了急性脑脊髓炎。
GordnowRose从尸体的脑脊髓液、肺、心脏、血液、横结肠和膀胱尿液中分离得到了下列菌种:粪便产碱杆菌、芽孢杆菌、白喉棒状杆菌、大肠埃希杆菌、产气克雷白杆菌、细球菌、奇异变形杆菌、普通变形杆菌、普罗菲登菌、摩根变形杆菌、福氏痢疾杆菌、金黄色葡萄球杆菌、表皮葡萄球杆菌、链球菌和肺炎双球菌。
Petera,Burke和A.LSheffner从尸体的心脏、肺、结肠和膀胱处分离得到了大肠埃希杆菌、细球菌、奇异变形杆菌、普通变形杆菌、绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、链球菌、芽孢杆菌、产气克雷白杆菌、粪便产碱杆菌和摩根变形杆菌。他们还给出了尸体的某些部位微生物的数目,其中每克心脏组织中含有细菌8.5X10个,每毫升膀胱尿液中含有细菌1.3X10个,每克肺组织中含有细菌25个,每克结肠组织中含有细菌74个,另外在口腔、鼻腔、肛门处也分离得到了细菌。
殡仪职工间接感染也有报道。对此疣状皮结核似乎是一个特别恰当的术语,在解剖隐藏有活性结核菌尸体时,尽管采用了常用的防护方法,但仍染上了皮肤结核病。
为了在医疗实验室得到结核病的发病率,伦敦卫生健康与热带医疗学校的一位研究人员对国家卫生健康部门和公共卫生实验室的人员做了一个调查,获得了大量有关殡仪职工受微生物感染的资料,结果表明,从事殡仪工作二到三年的职工结核病发病率最高。
欧洲的一份调查显示,室温下保持的尸体,其血液组织中链球菌和葡萄球菌增加了10到100倍,巴斯德菌族、类丹菌和绿脓杆菌等败血菌不但数量增加了,而且毒性增加了。在室温下,链球菌在人体死亡后5至7小时,葡萄球菌在人体死亡后10至12小时达到最大量,以后又逐渐减少。
得克萨斯州休斯敦肿瘤研究所和M·D,安德森医院的研究人员进行了一项研究,就恶性淋巴瘤致死的原因进行了论述,对206个患者作了8年的调查,这些患者51%死于微生物感染,而这些感染最初是由于革兰阴性杆菌引起了。
美国神经病与中风研究所和卫生健康研究所认为:接触过早老性痴呆的尸体的所有仪器都要高压消毒至少30分钟,对于接触过上述尸体的器具都应当做感染源来处理,接触过上述病症的尸体的地板和其他物品的表面都要用效果好的消毒剂,如Naocl溶液来杀死绵羊疯痒病毒。
上述资料显示,尸体中存有大量微生物,全国有几万名殡仪职工,他们几乎每天都要接触尸体,这就有可能被尸体所携带的微生物所感染,因此广大殡仪职工一定要注意保护自己,接触尸体时要戴上手套、面罩,穿上防护衣,绝不允许用皮肤直接接触尸体。此外工作结束后,还要对自身进行消毒处理,确保殡仪职工的身体健康。
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