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        除了地動儀,張衡還有這些發(fā)明 陳?靜

        2020-11-30 08:57:09陳靜
        學(xué)生導(dǎo)報·初中版 2020年10期
        關(guān)鍵詞:機械

        陳靜

        張衡是我國東漢時期著名的文學(xué)家和科學(xué)家,他發(fā)明地動儀的事跡,不僅在史書中有記載,還被收錄到教材中,在我國幾乎人人耳熟能詳。而除了發(fā)明地動儀,張衡還有很多巧妙的構(gòu)思與制作,為我國天文學(xué)、氣象學(xué)、數(shù)學(xué)、機械制作等的發(fā)展做出了重要貢獻。

        張衡,字平子,是東漢時期南陽西鄂人,也就是今天的河南南陽人。他出生在一個官宦家庭,祖父張堪曾經(jīng)擔任過蜀郡太守和漁陽太守,在當?shù)睾苡忻?,但隨著祖父病故,家境敗落,所以他從小過著清貧的生活。雖然生活貧困,但張衡天資聰穎,勤奮好學(xué),很小的時候就很擅長寫文章。俗話說,“讀萬卷書,不如行萬里路”,在17歲那年,張衡決心出外游歷,他先是來到了三輔地區(qū),也就是西漢時期以都城長安為中心的京兆、左馮翊、右扶風(fēng),相當于今天陜西中部地區(qū),然后再從三輔來到京師洛陽,在那里熟讀五經(jīng),貫通六藝,并且與馬融、崔瑗等青年學(xué)者結(jié)為摯友。

        雖然學(xué)問出色,但張衡并不熱衷于功名,直到23歲那年,才答應(yīng)了南陽郡太守鮑德的邀請,擔任南陽郡主簿?;氐侥详柡?,他精心鉆研天文、陰陽、歷算等方面的學(xué)問,引起了漢安帝的注意,特例征召他為郎中,并很快升其為太史令,專門掌管天時、星歷。在任太史令期間,張衡寫出了《靈憲》《算罔論》等著作,還制作了渾天儀。

        《晉書·天文志》對張衡所改造過的渾天儀有詳細的記載,從記載中可以知道,張衡所造的渾天儀主體是一個大銅球,和現(xiàn)在的天球儀類似。上面有南北極、黃道、赤道、二十四節(jié)氣、二十八星宿和日月等恒星。在銅球相當于南、北極的地方,有一根可以旋轉(zhuǎn)的軸。球體外面還有兩個圓環(huán),其中通過南北極的圓環(huán)叫子午圈,另一個是表示地平線的地平圈。銅球由西向東旋轉(zhuǎn)之后,就可以看到刻在上面的星星升到地平圈之上,隨著旋轉(zhuǎn)向地平圈之下落去,正如天空中恒星東升西落的樣子。張衡渾天儀的偉大之處在于,他通過設(shè)計,用水力來轉(zhuǎn)動銅球,并且使得銅球轉(zhuǎn)動一周的速度和地球自轉(zhuǎn)一周的速度一樣。所以,當銅球轉(zhuǎn)動起來后,人們在室內(nèi)看著渾天儀,就能知道室外的夜空中哪顆星剛升起,哪顆星已經(jīng)到了半空中,哪顆星就要落下去了。

        更巧妙的是,張衡還設(shè)計了一個叫做“瑞輪蓂莢”的機械裝置。所謂瑞輪是指月亮,蓂莢則是傳說中的一種神草。根據(jù)《竹書紀年》的記載,這種神草生長在古代圣王堯的時代,月朔之日,也就是每個月的農(nóng)歷初一開始,每日長出一片葉子,半個月就長十五莢,十六日之后,又一天掉一莢,到月晦之日,也就是每個月農(nóng)歷的最后一天,葉子就掉完了。如果碰上這個月是少一天的小月,那么最后那片葉子就會凋零但是不掉落。因為這種草可以指示出日期和月相,所以又叫“歷莢”。張衡根據(jù)這個傳說制造了一種機械裝置,能夠“隨月盈虛,依歷開落”,說是當時的活動日歷也不為過。

        在漢順帝初年,經(jīng)過兩次轉(zhuǎn)任之后,張衡又當上了太史令,并發(fā)明了地動儀。有時候,人們也將地動儀稱為侯風(fēng)地動儀,但實際上,侯風(fēng)儀是張衡在氣象學(xué)方面的一項發(fā)明,可以用來測風(fēng)的方向,和西方屋頂上的侯風(fēng)雞類似,但卻比西方要早一千多年。

        在機械制作方面,根據(jù)《太平御覽》記載,張衡曾經(jīng)制作過木鳥。這個木鳥不僅有翅膀,而且在鳥腹中有機關(guān),借助機關(guān)和翅膀,木鳥可以飛數(shù)里地。此外,張衡還制作過一種有三個輪子,可以自轉(zhuǎn)的機械,有人認為這是一種記里鼓車,但也有人認為這就是指南車。這些靈巧的機械都已經(jīng)失傳了,但書籍中留下的相關(guān)記載足以證明張衡在機械制作中的高超技藝。晉代的葛洪將張衡和一位三國時期的機械大家馬鈞稱為“木圣”。

        張衡的這些創(chuàng)造發(fā)明,令人嘆服,和他同時代的學(xué)者,也是他的好友崔瑗曾說他“奇技偉藝,磊落炳煥。術(shù)數(shù)窮天地,制作侔造化”;曾任中國科學(xué)院院長的郭沫若曾說他是世界史中罕見的全面發(fā)展的人物。如今,張衡的名字不僅被各種科技史典籍記載,也被永遠地刻在了天體上。1970年,國際天文學(xué)聯(lián)合會將月球上一座環(huán)形山命名為“張衡山”,并在7年之后,把太陽系中編號為1802的小行星命名為“張衡星”。

        (作者系濟南中華文化學(xué)院講師,本報刊發(fā)時有刪改)

        新發(fā)現(xiàn)

        白煮蛋為什么有的難剝,

        有的好剝

        白煮蛋可以說是最省事且健康的雞蛋烹飪方式,然而給雞蛋剝殼卻無法像打蛋那么痛快,尤其是遇到蛋白黏著蛋殼的情況,一個雞蛋剝得只剩下半個。唯一值得欣慰的是,越新鮮的雞蛋煮出來越難剝殼。這又是為什么呢?

        剛產(chǎn)下的雞蛋中溶有二氧化碳,以弱酸性的碳酸形式存在,但蛋清還是弱堿性,蛋殼和蛋清之間的那層膜由角蛋白構(gòu)成,它在這樣的酸堿度下會更強韌,經(jīng)過加熱,變性凝固的蛋清與蛋殼內(nèi)膜緊密結(jié)合,因此剝殼時就難免把蛋白一起扯下來。

        隨著儲存時間的延長,二氧化碳會慢慢從蛋殼表面的微小氣孔跑出去,讓蛋清的pH值升高。剛產(chǎn)下的雞蛋冷藏7—10天后,pH值會升到8.6—8.9,此時的殼膜與蛋白的黏附力下降,分離起來更容易。

        想要雞蛋好剝殼最簡單的方式還是利用蛋殼與蛋清的膨脹系數(shù)不同,將剛煮熟的雞蛋放在冷水中浸泡幾分鐘再剝。

        (來源:《萬物》雜志官方微信“把科學(xué)帶回家”)

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