先收藏再看—《梦溪笔谈》里的黑科技,透光铜镜亮了!

科学应该是用来帮助我们理解传统,而不是一味否定传统的。屠呦呦从东晋《肘后备急方》中的“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,尽服之”中看到了治疗疟疾的曙光,从中得到灵感,提取出青蒿素帮助广大患者。可见,当传统遇上科学,它们擦出的火花是多么美丽!

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《梦溪笔谈》古版封面书影

现存沈括的《梦溪笔谈》分为二十六卷,涉及了天文学、数学、地理、地质、物理、生物、医学、药学、军事、文学、史学、考古、音乐等学科,可以说是,上至天文下至地理无所不有。怪不得会被英国科学史家李约瑟评价为:中国科学史上的里程碑。下面,让我们来谈谈被誉为中国科学史上的里程碑的《梦溪笔谈》中的“黑科技”吧!

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北宋科学家沈括像

梵天寺木塔

《梦溪笔谈》中就有很多“黑科技”,如文中一则《梵天寺木塔》中谈到木塔晃动,喻皓给出的办法是“逐层布板讫,便实钉之。”这样做好后木塔果然不再晃动。《梦溪笔谈》中给出的解释是因为钉牢的木板上下更加紧密,上、下、左、右、前、后六面互相连接,就像只箱子。人踩在那楼板上,上下及四周板壁互相支撑,所以木塔不会晃动。用现在科学的说法是这种结构下踩踏楼板的力被分解了,也可以理解为是受力面积增大,导致压强变小,所以木塔不晃动。

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逐层布板讫,便实钉之

炼钢炼铜

《梦溪笔谈》中还记载了沈括发现的“团钢”新工艺——百炼成钢,甚至分析了有些地方用铁锻打上百次到最后也成不了钢的原因——全是因为产地。“百炼成钢”在现代科学的解释里既涉及化学变化又涉及物理变化,在炼钢时将铁矿石粉碎、熔化,让它发生形态的变化,由固态转化成液态和气体,这是物理变化。化学变化则是加入催化剂、氧化剂把铁的成分分离出来的转变。除了炼钢的改进还有利用化学置换效应的湿法炼铜。舀取含有硫酸铜泉水进行煎熬,得到胆矾(也就是硫酸铜)。再熬制胆矾就得到了铜,也就是会在铁锅内表面生成一层铜质。

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湿法炼铜装置

透光铜镜

更令人惊叹的部分是沈括解释了一种很独特的现象——铜镜透光。原来这种叫做“透光铜镜”珍贵的文物来自汉朝。在我们印象中铜镜(金属)一般只能反射光线,怎么会还会透光?事实就是真的有,这就是大汉神奇——透光镜。当太阳照射在平整的镜面时,反射的光能把背后的纹饰、文字等照射到墙壁上。对于这种神奇现象,汉代以及之后的唐朝都对其疑惑不解,甚至由其能透光的“魔力”拿来“斩妖除魔”。这种铜镜在沈括所在的宋代已经失传,但身为科学家的沈括在思考铜镜透光的现象后得出了自己的结论,并记录在《梦溪笔谈》中。

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西汉“魔镜”,能反射背后的纹饰

原文如下:“承世有透光鉴,鉴背有铭文,凡二十字,字极古,莫能读。以鉴承日光,则背文及二十字,皆透在屋壁上,了了分明。人有原其理,以谓铸时薄处先冷,唯背文上差厚,后冷而铜缩多。文虽在背,而鉴面隐然有迹,所以于光中现。予观之,理诚如是。然余家有三鉴,又见他家所藏,皆是一样,文画铭字无纤异者,形制甚古,唯此一样光透,其他鉴虽至薄者皆莫能透。意古人别自有术。”

他认为透光铜镜之所以能够透光是因为铸造是冷却速度不均匀造成的。薄的地方冷的速度快而后的地方冷却速度慢,导致铜镜发生程度不同的变化。纹饰虽然在背后,但厚薄不同的镜面依然会有一定的痕迹出现,这种痕迹细小至微肉眼观察不到,因而造成了这种透光现象。

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透光铜镜原理示意图

小发明/现

除此之外,《梦溪笔谈》还有很多让人惊叹于古人聪明才智的小发明。比如说,当写错字的时候,刮洗会损伤纸张,用纸贴在上面又容易脱掉,用粉涂字又不能一下子全涂没,要涂好几遍,那这时候该怎么办呢?原来只要用雌黄粉轻轻一抹就可以了,而且雌黄粉过了很久都不会脱落。雌黄还是一种低毒,高效。持久的杀菌灭虫药物,能有效防止书籍的霉变和虫蛀。这些小发现还有阳燧照物、桂屑除草等。《梦溪笔谈》里还谈到了磁偏角的问题解释,而西方最早发现磁偏角的人是哥伦布。但他到1492年才发现,比沈括足足晚了四百多年。

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磁偏角问题由我国古人首先提出

天文历法

沈括本身是一个科学素养极高的人,他改进了结构很复杂的浑天仪,提高了观测精度和便捷度。他用改造后的晷、浑仪对天象进行细致的观测,发现了真太阳日有长有短。现代科学家用精密仪器测算后发现,一年中真太阳日极大值与极小值之差只有51秒。科学测算极差只有五十一秒的真太阳日居然能被处在北宋这种古老朝代、用着落后古老仪器(当然当时是先进的)的人发现并记在《梦溪笔谈》中,不可谓不是一件奇事了!

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浑天仪

看来宋朝被我们误解了,它虽然被视为“懦弱”,但在科学上的造诣则是我国科学发展中的一个高峰。科学是一个无底洞。从古至今,关于科学的探讨从未停止过,所以说,传统与科学并不是对立的,我们完全可以从传统中汲取养分,推进科学的发展。对于《梦溪笔谈》我们应该做好传承,发扬光大。而对于现在的中国科学技术发展窘境则需要我们每个人建言献策,你认为呢?


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