“自炼五石”:谈谈我国古人对“人造磁体”的研究和利用

“自炼五石”:谈谈我国古人对“人造磁体”的研究和利用

首页休闲益智磁铁粉碎更新时间:2024-04-30

磁体是可以人造的。拿一根本来没有磁性的铁针,靠近或接触一块磁体,或者用磁体在它上面顺着一个方向摩擦几下,这根铁针就可以吸引另一根铁针。也就是说,原来没有磁性的铁针有了磁性。如果这根针是钢铁的,有比较强的剩磁,那么离开了磁体,它还能保持有磁性,那就成了磁体了,这叫人工磁化。

​这是什么缘故呢?原来象铁这种物质,它的每个铁微粒,都是有磁性的,我们叫它为磁分子。只是因为磁分子排列漫无规则,它们的磁性互相抵消,所以就显不出磁性来。经与别的磁体一接触或接近,或者经过磁体顺向摩擦,磁分子在磁体的作用下,就得到规则的排列,它们的磁性就互相加强,因而显出磁性来。对某些材料来说,磁分子一经排列好了,虽然离开磁体,也能保持,就成了磁体了。我国古代就用这些办法进行人造磁体。

一、地磁法

西汉时期的“方士”栾大,大概是我国历史上第一个人造磁体的人。同时代的《淮南万毕术》中记载一种人造磁体的方法。据说,把天然磁体捣碎,碾成粉末,掺入一些铁粉,再用鸡血拌成浆状,涂在很小很轻的棋子外面,让它放着干燥,待凝固后,互相接近,就发现能相互吸引或排斥。

栾大用的很可能就是这种办法。我们分析起来,是有道理的。天然磁石被粉碎以后,每个微粒都是有磁性的。掺入一点铁粉,有大大加强磁性的作用;拌以鸡血后,放到地面,在慢慢凝固的过程中,磁体粉末和铁粉就在地球磁性的作用下,得到有规则的排列。那许多粉末的磁性相互加强,因而就成了一块磁体。当接近时有可能相互吸引或相互排斥,好像打架一样,就成了“斗棋”的把戏。作为“方士”们的幻术看,当然没有什么意义,以此骗得一个“五利将军”更是荒唐的事。但在事实上却是世界上最早的人造磁体方法,从这一点看,是应该得到相当高的评价。

西晋时代,出现了一种指南鱼,大概也是人造磁体做的,至于用的是怎样一种磁化方法则不得而知。《武经总要》里则有详细的介绍:用钢片做成一条“鱼”,放在炭火里烧得通红,然后用铁钳夹着鱼头,拿出火外,把鱼尾正对北方,蘸入水中。这样钢鱼就带有磁性了。然后把它收藏在一个密闭的盒子里,大概是把这“磁鱼”放置在一块天然磁体旁边,让它继续磁化或保持磁性。

经过这么一热一冷怎样能使钢鱼带上磁性呢?原来,如上面所说的,每个钢分子都是有磁性的,当它被加热升高温度时,分子就可以比较自由地运动,受到地球磁性的作用,将按一定的规则排列起来,它们的磁性相互加强,突然冷却就使分子排列固定下来,那么磁性也就保持下来了。

以上两种方法,都是利用地磁进行人造磁体,尤其是后者十分简便,它比欧洲同样的磁化方法早了四百多年。到了明代,方以智的《物理小识》中还记载到,铁条因为长时间地放置在地面上也就自然出现了磁性,这里就包含着对地磁感应的认识了。

二、摩擦法

北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》一书里记载了一种人造磁体的方法。据说,当时专门研究药物医理的人,即所谓“方家”,常用磁石去摩擦针锋,就能使针带上磁性。这种方法也是利用磁体的磁性使针内分子得到规则排列,以使分子的磁性相互加强而显出磁性来。这个方法就更加简单了,而且磁化效果比地磁法好得多,这种方法的发明,使磁体的实用成为可能,所以它的意义是极其巨大的。

由上面的介绍,可见我国从西汉时期就出现了人造磁体,最迟在北宋时期就掌握了利用地磁进行磁化与利用磁体磨擦传磁的方法。磨擦传磁法甚至在今天还在使用。这两种方法可能都是我国所首创的。

三、磁体的应用

现代物理学理论指出,磁与电有着不可分割的联系,几乎是形影不离,可称为孪生兄弟。在工业生产和科学研究中,磁体也成了电的不可缺少的伙伴。磁体被大量地应用,电话、电报、无线电乃至大型加速器,哪一样都离不开磁体。在我国古代当然还谈不上这些,可是磁体也被巧妙地利用起来。

1、军事上的应用

当然,在开始的时候,磁石是被作为铁矿砂用来炼铁的。发现了它的奇妙性质之后,其用途就广了。据说有人曾用它作为特殊建筑的材料。

秦始皇统一中国后,在陕西咸阳建造了一座很大的很华丽的阿房宫,为了防备刺客暗*,用大块大块的磁石建造北阙门,如有暗藏武器的人经过其门,就会被强大的磁石所吸住,即刻予以逮捕。究竟逮住了多少刺客,那就不清楚了。或许刺客们知道了这里的奥妙,也不从这北门出入了。当然,这只能作为后人的设想来对待。不过这个设想,也是很可贵的。

据说晋代的名将马隆也曾把这个设想用于军事上。有一次,他的部队和羌人作战,对方的士兵身披铁甲,非常勇悍,他的部队伤亡很大。马隆就设下一条计策:在一条狭窄的小路两旁堆放了大量磁力很强的磁石,命自已的士兵只穿上皮革制的护身衣,依计而行。一天对阵,部队故意败退,把敌人引进这条小道。由于羌人身披铁甲,受了磁石强大的吸力,动作极感困难。而马隆的士兵,由于身穿皮革服,没有受到吸力,故进退自如,行动敏捷。那羌人以为他们是神人下降,不禁大为惊恐,全无斗志,争先逃命。于是,马隆打了个大胜仗。

这种记载的可靠性如何还很难说,但也并非凭空想出来的。古书上关于这方面还有些值得注意的事实,例如三国时代的《南洲异物志》记载到一件事:南方某处的江水很浅,水底有很多磁石,有些钉有铁质连银的大船,经过这里,竟被吸住,通不过去。也许就是在这些事实的启发下,有人作了上述种种设想。即使作为一种设想来看,也是有一定的科学意义的。

2、生产上的应用

在古代手工业生产中,也巧妙地利用了磁石吸铁的特点。我国陶瓷工业有很悠久的历史,制作出来的瓷器,洁白而细腻,真是精美绝伦。但在生产过程中有一个问题曾使人大伤脑筋。那就是在釉水中往往含有铁屑,上了瓷面烧制出来就使可爱的瓷器表面出现点点黑斑。

勤劳智慧的制瓷工人,应用磁石来过滤釉水,将釉水中的铁屑吸附在磁石上,加以清除,解決了这个问题。同样,我国长期的制药工艺中,往往用铁制的杵臼捣碎药材,这样不免会有铁屑留在药里,吃下去有害于病人的肠胃。人们也常用磁石吸去铁屑,使得药物洁净。

3、医药上的应用

天然磁石在医药方面有很大的用处。

首先,它是一种有多种疗效的内服药。远在战国时代,我国就有“自炼五石”服之治病的记载。磁石就是五石之一。

在古希腊,大约于公元前200年左右,有个医生也利用磁石作为泻药,但在年代上比我国要晚一些,可见我国是首先进行磁疗的国家。

到了汉晋时期,人们对磁石的药性疗效就记载得更加详细了。直到现在,磁石仍在中医中药里被广泛地使用着,配有磁石的成药就有十几种。

除了作内服药以外,晋代的葛洪(约公元281年-361年),北宋的何新希都记载到:当小儿误吞铁针时,可用枚枣核大的磁石,把它磨光滑,并钻一个小孔,用丝穿着,让小儿吞下,可把铁针吸出来。这是医疗上利用磁力的一种手术。

另外,南宋时代的严用和曾讲过这么一个医疗耳聋的经验:用黄豆那么大的一枚磁石,以棉花包着塞到耳朵里,另用一块铁含在口腔内,就会使耳朵里觉到犹如刮风下雨的呼呼作响,这样耳朵就会通起来,恢复听力,这是磁力用于医疗的又一例子。

现代有所谓磁化水治病,让水通过一定强度的磁场,即成为磁化水,它可用于治疗结石症和驱治蛔虫,颇有成效。

在我国古代,也有用磁化水治病的。南北朝时期的陶弘景就说过,“炼水,亦令人有子”。“炼水”就是指磁化水,可用于医治不育之症。无疑,这是人类使用磁化水治病的最早记载。

由上面介绍可以知道,我国古代不但对磁体性质了解很多,而且在实际应用方面,也开始得很早,在军事、生产和医疗三个方面都有巧妙的实际应用。

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