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黄兴制造的磁石勺“司南”
编者按
2019年8月，电子科技大学副教授郑文锋在课程QQ群中和学生争辩“四大创造是否是立异”，因学生告发，被校方认定为失德失范而强制中止作业展开24个月。这便是闻名全国的“坑师门”，该作业重燃了大众对我国古代“四大创造”的热切重视和评论。
关于“四大创造”，相关学者一向在探究和研讨。天然也存在不同观念，其间尤以“攻略针的前身——司南”争议最多。
比方，咱们从小到大课本上讲的磁石勺“司南”，并未发现古代原物，而是王振铎先生依据文献记载提出的恢复计划，因故才有不明就里的人在多年后惊叹——“这么多年的教育受到了凌辱”。
王振铎1980年代开发的文创产品——磁化钢勺“司南”
1952年，中科院院长郭沫若拜访苏联科学院，想以磁石勺“司南”作为礼品，但其时没有重制成功，只好用磁化钨钢勺替代。
所以不免有人困惑：磁石勺究竟能不能攻略，古文献记载的“司南”到底是个什么物件？有人乃至建议：我国古代的“司南”其实是斗极，或是一种官职名，或是机械攻略车……
理性自觉地探究前史本相才真实契合文明自傲！
2017年，《天然科学史研讨》杂志宣布了一篇重要文章《天然磁石勺“司南”实证研讨》，作者是我国天然科学史所副研讨员黄兴。他运用天然磁石成功制造出多枚能够精确攻略的磁石勺。
黄兴自2014年以来，针对“磁石勺能否攻略”等问题，经过文献整理、郊野查询、科学分析、研发专用设备等途径，做了许多深化的实证研讨。黄兴的定论是：“在汉代至唐代的资源、地磁环境和常识布景下，古人有才干选用多种方法完结磁性指向。其间，从指向作用、外观品相和与文献的贴合度来看，‘磁石勺’能够被视为最优的恢复计划。”
磁石勺“司南”攻略视频
为了进一步了解磁石勺的制造方法，及其成功制造在“司南”研讨中的价值，科学前言中心对黄兴副研讨员做了专访，以飨读者。
研发进程
科学前言中心：黄兴教师您好！据了解，七十多年来，只需王振铎制成了能够指向的磁石勺“司南”，可见这项作业难度之大。请您简略描绘一下重制司南的来龙去脉，在重制进程中遇到了哪些困难？怎样战胜的？
黄兴：您好！2014年6月我从北京科技大学博士结业，进入我国科学院天然科学史研讨所博士后流动站，我的协作导师张柏春研讨员给我安置了“攻略针实证研讨”作为博后课题。
在研讨进程中遇到过许多困难，这与其他的立异性研讨相同。其间最难的作业或许有两件。
第一件是找磁石。前人研讨中，只需王振铎用磁石做了试验，刘秉正所用磁石剩磁十分低，达不到古文献中所描绘的水平。从一开端，我就使用各种时机找天然磁石。
首要，依照古文献记载到河北武安磁山上找。那天正好夏至日，转了半响发现山顶上早就挖空了，留下一个像火山口的大坑。路旁边有一些铁矿石剩磁十分弱，仅能牵强吸动铁针，不能粘住铁针。
我又查阅各种文献，在各种搜索引擎和网络电商上找。也加了一些与“磁石”有关的QQ群、微信群，但里边的“磁石”仅仅一般的磁铁矿，只能被磁铁招引，而不能自动吸铁。
我到一些铁矿场去找，那里的矿石剩磁都很弱。我不甘心，又回到磁山上去找，那天正好冬至日，转到黄昏仍是一无所得，真是日暮途穷。元旦假期，我受托查询瑞典地质学家安特生在龙烟铁矿的活动资料。
在此期间，我曲折知道了多位私家矿主、技能工人和厂矿负责人，偶尔得知了邻近有磁石矿，便请他们带我去。究竟找到了具有很强剩磁、带“毛”的磁石。南朝刘宋时医书记载，一斤上等的磁石能吸一斤铁。
我收集到的磁石也能到达这样的磁力。我挑选形状适宜的磁石，制造成了多枚磁石勺，指向作用十分好。不止在润滑的铜盘上，在木地板、石板、水泥地上都能够精确攻略。这就充沛证明了磁石勺攻略的可行性。
黄兴收集的天然磁石样品
天然磁石吸铁比照试验
第二件是研发磁石磁矩丈量设备。磁体在地磁场中受力到的滚动力矩，由磁矩（磁偶极矩）、地磁场水平方向重量、两者夹角一起决议。
有人以为磁石加工成勺状会明显退磁，无法攻略。我制造的磁石勺现在现已用了三年多了，指向功用一点都没有阑珊。
但这样的定性描绘还不可到位，展开科学研讨，需求用数据来阐明磁石勺制造前后磁矩和磁化强度的状情。
本试验所用的磁石尺度在10厘米等级，且外形不规则。我其时找了多家科研院所，可是现有设备对检测样品的尺度和外形都有严格要求，无法检测这样的磁石。
前人的研讨都是选用磁体两头的表磁（外表磁场强度）来表征磁体的指向才干。但表磁和磁矩不是同一个物理量，在许多状况下也非同增同减联系。
为此，我自己规划制造了一套设备，前后更换了多种规划计划，逐渐处理了原理、制造、标定，以测定非线性差错、重复性等问题。
究竟处理了丈量难题，而且获得了磁学范畴多位专家的认可，得到了国家创造专利授权。
黄兴创造的天然磁石磁矩丈量设备
黄兴在丈量磁石勺的磁矩
证明性仍是证伪性研讨？
科学前言中心：关于“司南”存在许多争议，假定您没能重制成功，是否会得出不同的知道、乃至是相反的定论？
黄兴：假定没有成功，还不能得到彻底相反的定论，只能阐明这有两种或许，一种是使用磁石的确无法完结，另一种是我找到的磁石剩磁还不可强。针对第二种状况，需求进一步展开试验。
天然磁石归于铁氧体资料，能够用现代铁氧体制造磁勺，经过充磁机饱满磁化，使剩磁到达该种资料的理论上限；假如这样还不能有用指向，才干充沛证明天然磁石是不能攻略的。
科学前言中心：您在文章中说，“尚无法判定司南是否为磁性指向器，但能够展开实证研讨，判别在相应前史条件下是否具有技能可行性……前史是否如此，究竟还需求清晰的古代遗物或古文献记载等依据”。
假如古物轶失，也没发现有力的文献依据，就算能重制，也究竟无法判定它是否存在过，这真让人伤心。就没有其他方法了么？
黄兴：假如将来找不到清晰依据，那当然没有方法，但也不要伤心。古代发生了那么多作业，能有多少被写进书里；古书屡遭灭失，又有多少撒播到现在，且为咱们所知？
古代有那么多什物，有多少能传世永存或埋于地下；而地下还有多少文物尚未被发现？这些谁都说不清。
咱们做研讨要脚踏实地地，假如不能得到切当定论，就只能讲它的或许性，不能夸张前史，也不能随意否定。坚持探究，发现新史料、考古新的或许性是不能扫除的。
要学术研讨，不要坐而论道
科学前言中心：依据东汉王充《论衡·是应篇》“司南之杓，投之于地，其柢攻略”——究竟磁勺这么易碎，为什么用“投”？而不如用“拨”。现在您成功制造出一个能够攻略的勺形司南，您是怎样想到它应该是向下拨动勺柄而不是像抽奖转盘那样拨动的？
黄兴：首要得弄清一下，磁石并非像之前说的那么简单碎，究竟它是一种石头。我找到的磁石莫氏硬度在6~7之间，解理不明显，很合适切开和打磨；只需不用力摔，不会碎的。
“投”字的意义很丰厚，要视情境来解读，不能一概解说为“抛掷”；《论衡》的这句话更多的是指出了勺柄运动的方向性，便是向下拨动。
至于我怎样想到要将勺柄“向下拨动”，而非“水平滚动”；这不是坐在那里想出来的，任何人上手操作几下都会发现。
之前的质疑者大都没有触摸过王振铎的磁石勺，自己也没有做出来；只需动动手，许多疑问就会消除。
磁石勺周围的磁力线演示
科学前言中心：其他国家或区域有没有相似的记载或设备？我国的司南是否比其他国家更早或许更先进？
黄兴：中美洲墨西哥境内原住印第安人曾以天然磁铁矿雕琢成人像、动物像及日用品。那里曾出土了一块公元前1400~1000年的条状磁性物，一度引起轰动。
但沉积一段时间后，咱们发现该条状物的用处尚不明亮，后来在墨西哥也未发现攻略针的展开序列，所以印第安人创造攻略针的说法尚不足以建立。
中西方较多地议论磁石始于公元前7世纪，其时正逐渐进入铁器时代，开端大规模挖掘铁矿。我国秦汉时期的方士们曾用磁石制成各种器物，应用到多种方术中。
在这种布景下，他们开宣布磁石勺来攻略，是很有或许的。但是，现在这些都还仅仅一种或许性，所以不能说谁更早或更先进。
科学前言中心：您的效果宣布后，除了接到各种赞誉外，是否遇到过质疑？您是怎么应对的？
黄兴：十分感谢咱们的重视和必定。其实在研讨进程中，我自己简直也在尽头式地提出各种疑问，例如为什么我找到的磁石有明显剩磁，不易破碎，而刘秉正文章中说到的磁石却不可；为什么磁石制成勺形会更简单完结攻略；秦汉时期技能条件下能否将磁石加工成勺状；磁石在加工后会不会退磁而不能用；勺形之外的方法行不可等等。
对此，我或许展开了相应的试验，用可重复的成果和具体的数据来答复，或许凭借相关学科的理论来解说清楚。
我也一向尽力经过电视节目、科普讲座、新式媒体、中科院敞开日等途径向大众做什物展现。咱们都很感兴趣，提出过新的主意，但现在还没有见到质疑。
学术是一种公器，需求让咱们来评判。我的作业得到了许多人的协助，衷心感谢；也十分期望他人指出我作业中的不足之处，一起推动攻略针研讨。
科学前言中心：感谢黄教师承受咱们的采访！
黄兴：谢谢！
我知道你在看哟
