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张衡地动仪模型被移出教科书,上海交大教授:司南模型也该删除

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  2017年秋天投入使用的统编本初中历史教科书七年级上册中,关于张衡和候风地动仪的内容被删除。那个被印在教材上影响了几代中国人的地动仪模型,开始淡出当代青少年的视野。

  

  之所以这样,是因为教科书上的地动仪是王振铎先生制作的模型,不具备验震器功能。(张衡地动仪的作用是感知地震的发生方位,不是提前预告地震将发生)后来,中科院教授冯锐成功还原张衡地动仪,具备了验震器的功能,冯锐复原的地动仪只有地震横波到来时才吐丸,其他来自纵波的震动,类似关门、汽车过境、巨大的炮声等,都无法使地动仪有任何反应。

  

  冯锐复原张衡地动仪

  所以在冯锐成功还原张衡地动仪教科书以后,王振铎先生制作的模型就撤出了教科书。除了张衡地动仪模型,像上海交大科学史教授江晓原等科技史学家也表示,教科书上的司南也是模型,应该撤出教科书。那为什么到现在,教科书上的司南还保留呢?

  

  司南模型的争议

  教科书上的司南模型也是上世纪四十年代由科技史学家 王振铎根据古书记载所复原,司南我国在指南针发明之前,曾使用过的一种指南器,关于司南的最早记载,出现在春秋战国,《韩非子,有度篇》里说“故先王立司南以端朝夕”,上述《韩非子》中“以端朝夕”,朝夕即东西,日出于东而没于西,认定东西即可知南北之正。

  

  我国仿制司南模型,始自1945年前中央研究院周仁,后来,王振铎教授根据王充《论衡·是应篇》的“司南之杓,投之于地,其柢指南”,考证中国古代有过名为“司南”的勺形磁性指向器,并据此设计了司南复原模型他认为磁勺是用天然磁铁矿石琢磨加工而成。司南形体似勺,置铜地盘上,以手转动,勺体静止时,勺柄(柢)指向南方。后来,航海用司南不便,遂演进为罗盘。

  

  在之后的许多年里,王振铎教授仿制的司南模型,不仅进入了国家博物馆,也进入了教科书,目前国内的教科书和辞书都将司南等同于指南针,至少是其前身或祖型,很多报道甚至将其传为定论, 甚至让群众误认为王振铎复原的司南模型是古代实物。

  然而,长期以来,古文献和古文物互相印证的研究方法,目前已经是学界的通行做法。我国考古学界未有司南文物的发现,司南究竟是何造型,直到现在,也并没有公认的说法,有人说是勺,有人说是车,还有些说司南不是指向器。另外,国家博物馆里所藏的王振铎教授复制的司南模型人工磁铁所制,这是一种以钨钢为基体的“人造条形磁铁”,制作出勺状的模型后,再绕上通电的线圈,使其成为永久磁铁。

  

  在那个时代,是不可能有这种技术的。另外,许多研究者重复王振铎的仿制过程,制造出来的司南却无法指南,这也是为什么王振铎教授的司南饱受争议的原因。同样也是上海交大科学史教授江晓原主张删除的原因,他认为现如今的中小学课本关于司南的图片均属于后来学者假想的司南模型,现实中没有人见到过司南的真实模型,也无法仿制出真正意义上的司南。

  

  为什么不撤出教科书

  那为什么司南模型不撤出教科书,是因为王振铎的司南模型,并没有和其复原的张衡地动仪一样,被国内外学界定性为假模型,因为司南究竟是何造型还有争议,因此,多数科技史著作都将王振铎复制的司南作为一种可能性复原方案。

  除此之外,王振铎当年制作的磁石勺除了国家博物馆的之外,还尚存其他3枚,是王振铎找到天然磁石,用传统工艺制成的磁勺。

  中国科学院自然科学史研究所研究员 林文照曾用其中2枚磁性较为显著的3、4号做指向试验,结论是效果良好。

  

  王振铎制作的3号磁石勺

  2005年,国家文物局启动了“指南针计划”,目的是基于考古发现,系统性、实证性地挖掘与展示中国古代发明创造。中科院自然科学史研究所副研究员黄兴博士想看看能不能复现王振铎的司南,他选取了天然磁石,模拟了古代的各种加工方式来仿制勺状司南,比如用绳砂、转式切割机切削磁石;用罗机和磨头打磨了勺窝;用砂纸和锉打磨了勺底。

  通过实验后发现它们都有固定指向,其中多枚无需人为触动勺体,磁石勺就能自动指南,误差只有5%左右。

  

  黄兴还研究发现,经过打磨确实会让磁化强度略有减小(约20%),为了进一步考查磁石勺的磁性,黄兴持续监测了两年多的时间,一开始时, 磁化强度虽略有降低,但之后长期能保持稳定,指南效果完全不受影响。黄兴还制作了一个适用的大型亥姆霍兹线圈来模拟古地磁场,实测表明在汉代地磁环境下,磁石勺能够更加快速定向,指向更加精准。

  

  

  黄兴认为,之所以而其他研究者重复王振铎的仿制过程,却无法指南,他认为,主要是因为没找到合适的天然磁石,司南对磁石的要求很高,对于古人来说,辨别磁石的主要标准,就是能否互相吸引、排斥。磁石会吸附小磁石碎屑,磁力越强的磁石,吸附的碎屑越厚密,黄兴也是寻找多年,才找到了符合要求的磁石,黄兴的研究也证明王振铎制作的司南可以复现,并且具有指向功能。再加上目前并没有更加权威合理的司南模型出现,因此,王振铎的司南模型还保留在了教科书上。

  

  不过黄兴认为,王振铎教授复原的司南的确有一定的缺陷。

  

“王振铎所用磁石的剩磁还不是足够好,所以他不得不设计了光滑的青铜地盘,这也使得他受到了一定的诟病。”

  总结

  关于司南的争议,只能在出土司南文物或者更加具体的司南文献之后,才能得出答案了。当然,如果将司南的确是人造指向器的话,那么中国人使用磁性辨别方向的时间,将往前推大约1500年。

  

  不过,无论对司南的最终界定如何,都不会影响中国四大发明的地位,罗盘在我国的发明不晚于11世纪,应用于航海不晚于12世纪初,而磁针在欧洲文献中最早见于英人尼坎姆于1190年间的记载。中国研发的指南针在世界科技史上的地位,如今已经是国内外公认的了。

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