指南针的发明故事 指南针最早叫什么呢( 三 )


春秋时期齐国著名政治家管仲在《管子》中记载:“上有爱石者,下有铜金者 。”“慈氏”是磁石,“铜金”是铁矿 。

指南针的发明故事 指南针最早叫什么呢

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磁铁有两个特点:一是吸引铁;是躁郁症 。也就是说,磁铁有两极,可以指示南北 。我们可以想象地球内部有一块磁铁,磁铁的中心与地球的中心重合 。这样,地球内外都有许多磁力线 。在地球内部,这条线从地球的北极开始,指向南极 。在地球之外,南极发出磁力线,最后回到北极 。因此,自由旋转的双极磁体可以指示南北 。
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其实地球的这个“磁铁”与地球的旋转轴不重合,意味着地磁北极与旋转轴所指向的地理北极不重合,两者之间有一个磁偏角(磁偏角) 。换句话说,指南针指的是“北”,而不是真正的“北” 。早在北宋时期,中国学者沈括就在孟茜碧潭记录并验证了磁针的磁偏角,比西欧记录的磁偏角早了400年 。英国人罗伯特·诺曼(Robert Norman)发现有一根磁针被绳子挂在一半的中间,与水平线形成一个角度,他称之为磁偏角 。
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然而,当时人们仍然低估了磁偏角的复杂性,它会随着时间的变化而移动位置 。现代研究表明,磁极甚至多次反转 。
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来源:近6000年磁极运动曲线——魏庆云
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指南针还是指北针?
回到题目,为什么叫“指南针”?主流观点认为指南针的名称沿用了战国时期天然磁铁矿切割而成的“新浪” 。在中国古代文化中,南方是阳,北方是阴,“南”是南北方位的主宰,面向南方是最高的位置 。“南者为王,北者临王”是指面向南方的人称为皇帝,而面向北方的人则是朝臣拜王,所有坐议的皇帝都是面向南方的 。
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在中国古代,大多数宫殿都朝南 。
近代以来,世界通用的制图标准是“上北下南” 。在大多数情况下,地图是以正北方向作为参考方向绘制的(这也可能与大多数人聚集在北半球有关) 。因此,指南针也经常被称为北箭头 。
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展望:电子罗盘?量子罗盘?
此时,如果你正在阅读这篇文章,你可能希望找出你的手机中是否有指南针应用程序 。智能手机可以使用指南针功能,并不是因为里面塞满了指南针 。
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其实现代智能手机的指南针功能都是使用电子指南针技术 。随着微电子集成技术、加工技术和材料技术的不断发展 。电子罗盘的研究、制造和应用达到了前所未有的水平 。
电子罗盘可分为带或不带倾角补偿的平面电子罗盘和三维电子罗盘,也可根据传感器不同分为磁阻效应传感器、霍尔效应传感器和磁通门传感器 。电子罗盘广泛应用于导航系统、地下勘探、仿真系统、GPS、虚拟现实等领域 。
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磁阻效应信号
2018年11月,来自英国伦敦帝国理工学院和M Squared Company的研究人员合作开发了世界上第一个用于导航的量子加速度计,名为“量子罗盘” 。它是一种独立于全球定位卫星的抗干扰导航装置 。
量子罗盘可以在极低的温度下(接近绝对零度,即零下273度)测量超冷原子的运动 。原子的冷物波干涉可以测量加速度信息,从而实现惯性导航 。而且量子罗盘的导航精度非常高,比目前依赖经典电路的电子罗盘高几个数量级 。
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量子罗盘主要结构(来源:知乎待验证)
从指南针的发明和改进过程来看,这是一个创业网络不断深化理解和改进的系统工程,也需要一代又一代科学家不断更新知识和改进 。这个前提就是要敢于思考,延伸思维 。
指南针作为中国古代四大发明之一,在人类发展史上发挥着极其重要的作用 。然而,600多年前,尽管我们拥有世界上最大的舰队,但我们未能成为伟大航海时代的向导 。葡萄牙、西班牙和荷兰等海洋霸主夺走了我们的海洋 。今天,我们在压力下在海上努力补课,只为了交晚了几百年的作业 。我们有地球上最耀眼的文化,我们也必须秉承这种挫折和勇气的精神,以及我们对知识的渴求和对未知的探索,从而复兴我们的中华文明 。

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