先收藏再看—《夢溪筆談》里的黑科技,透光銅鏡亮了!

科學應該是用來幫助我們理解傳統,而不是一味否定傳統的。屠呦呦從東晉《肘後備急方》中的“青蒿一握,以水二升漬,絞取汁,盡服之”中看到了治療瘧疾的曙光,從中得到靈感,提取出青蒿素幫助廣大患者。可見,當傳統遇上科學,它們擦出的火花是多麼美麗!

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《夢溪筆談》古版封面書影

現存沈括的《夢溪筆談》分為二十六卷,涉及了天文學、數學、地理、地質、物理、生物、醫學、藥學、軍事、文學、史學、考古、音樂等學科,可以說是,上至天文下至地理無所不有。怪不得會被英國科學史家李約瑟評價為:中國科學史上的里程碑。下面,讓我們來談談被譽為中國科學史上的里程碑的《夢溪筆談》中的“黑科技”吧!

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北宋科學家沈括像

梵天寺木塔

《夢溪筆談》中就有很多“黑科技”,如文中一則《梵天寺木塔》中談到木塔晃動,喻皓給出的辦法是“逐層布板訖,便實釘之。”這樣做好後木塔果然不再晃動。《夢溪筆談》中給出的解釋是因為釘牢的木板上下更加緊密,上、下、左、右、前、後六面互相連接,就像只箱子。人踩在那樓板上,上下及四周板壁互相支撐,所以木塔不會晃動。用現在科學的說法是這種結構下踩踏樓板的力被分解了,也可以理解為是受力面積增大,導致壓強變小,所以木塔不晃動。

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逐層布板訖,便實釘之

鍊鋼鍊銅

《夢溪筆談》中還記載了沈括發現的“團鋼”新工藝——百鍊成鋼,甚至分析了有些地方用鐵鍛打上百次到最後也成不了鋼的原因——全是因為產地。“百鍊成鋼”在現代科學的解釋裡既涉及化學變化又涉及物理變化,在鍊鋼時將鐵礦石粉碎、熔化,讓它發生形態的變化,由固態轉化成液態和氣體,這是物理變化。化學變化則是加入催化劑、氧化劑把鐵的成分分離出來的轉變。除了鍊鋼的改進還有利用化學置換效應的溼法鍊銅。舀取含有硫酸銅泉水進行煎熬,得到膽礬(也就是硫酸銅)。再熬製膽礬就得到了銅,也就是會在鐵鍋內表面生成一層銅質。

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溼法鍊銅裝置

透光銅鏡

更令人驚歎的部分是沈括解釋了一種很獨特的現象——銅鏡透光。原來這種叫做“透光銅鏡”珍貴的文物來自漢朝。在我們印象中銅鏡(金屬)一般只能反射光線,怎麼會還會透光?事實就是真的有,這就是大漢神奇——透光鏡。當太陽照射在平整的鏡面時,反射的光能把背後的紋飾、文字等照射到牆壁上。對於這種神奇現象,漢代以及之後的唐朝都對其疑惑不解,甚至由其能透光的“魔力”拿來“斬妖除魔”。這種銅鏡在沈括所在的宋代已經失傳,但身為科學家的沈括在思考銅鏡透光的現象後得出了自己的結論,並記錄在《夢溪筆談》中。

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西漢“魔鏡”,能反射背後的紋飾

原文如下:“承世有透光鑑,鑑背有銘文,凡二十字,字極古,莫能讀。以鑑承日光,則背文及二十字,皆透在屋壁上,了了分明。人有原其理,以謂鑄時薄處先冷,唯背文上差厚,後冷而銅縮多。文雖在背,而鑑面隱然有跡,所以於光中現。予觀之,理誠如是。然餘家有三鑑,又見他家所藏,皆是一樣,文畫銘字無纖異者,形制甚古,唯此一樣光透,其他鑑雖至薄者皆莫能透。意古人別自有術。”

他認為透光銅鏡之所以能夠透光是因為鑄造是冷卻速度不均勻造成的。薄的地方冷的速度快而後的地方冷卻速度慢,導致銅鏡發生程度不同的變化。紋飾雖然在背後,但厚薄不同的鏡面依然會有一定的痕跡出現,這種痕跡細小至微肉眼觀察不到,因而造成了這種透光現象。

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透光銅鏡原理示意圖

小發明/現

除此之外,《夢溪筆談》還有很多讓人驚歎於古人聰明才智的小發明。比如說,當寫錯字的時候,刮洗會損傷紙張,用紙貼在上面又容易脫掉,用粉塗字又不能一下子全塗沒,要塗好幾遍,那這時候該怎麼辦呢?原來只要用雌黃粉輕輕一抹就可以了,而且雌黃粉過了很久都不會脫落。雌黃還是一種低毒,高效。持久的殺菌滅蟲藥物,能有效防止書籍的黴變和蟲蛀。這些小發現還有陽燧照物、桂屑除草等。《夢溪筆談》裡還談到了磁偏角的問題解釋,而西方最早發現磁偏角的人是哥倫布。但他到1492年才發現,比沈括足足晚了四百多年。

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磁偏角問題由我國古人首先提出

天文曆法

沈括本身是一個科學素養極高的人,他改進了結構很複雜的渾天儀,提高了觀測精度和便捷度。他用改造後的晷、渾儀對天象進行細緻的觀測,發現了真太陽日有長有短。現代科學家用精密儀器測算後發現,一年中真太陽日極大值與極小值之差只有51秒。科學測算極差只有五十一秒的真太陽日居然能被處在北宋這種古老朝代、用著落後古老儀器(當然當時是先進的)的人發現並記在《夢溪筆談》中,不可謂不是一件奇事了!

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渾天儀

看來宋朝被我們誤解了,它雖然被視為“懦弱”,但在科學上的造詣則是我國科學發展中的一個高峰。科學是一個無底洞。從古至今,關於科學的探討從未停止過,所以說,傳統與科學並不是對立的,我們完全可以從傳統中汲取養分,推進科學的發展。對於《夢溪筆談》我們應該做好傳承,發揚光大。而對於現在的中國科學技術發展窘境則需要我們每個人建言獻策,你認為呢?


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