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第27章 科技发明:神州智慧美名扬(2)

定窑为民窑,以烧白瓷为主,瓷质细腻,质薄有光,釉色润泽如玉。

最早发明直升机的人是谁?

公元前500年,中国人就自己造出了会飞的直升竹蜻蜓,这是直升机的起源。竹蜻蜓是一种儿童玩具,以一根小棍为轴心,轴顶上有螺旋桨翼片,用手一搓,竹蜻蜓就飞上天了。用旋转产生气流,螺旋桨的翼片切入气流当中,产生升力,这便是直升机的原理了。

17世纪,我国苏州地区有一名巧匠,叫徐正明。他整天研究竹蜻蜓,希望能够制造一架类似于竹蜻蜓的直升飞机,并且能把人带上天空。经过十多年的潜心研究,他终于制造出了一架直升飞机。这架飞机有竹蜻蜓一样的螺旋桨,依靠脚踏板的转动来带动螺旋桨的转动。试飞的时候,这架飞机竟然能飞离地面一尺多高,在飞过一条小河之后落了下来。

趣味链接:古代天文学的一点常识

古代对星空的分区,除了二十八宿以外,还有所谓三垣,既紫微垣、太微垣、天市垣。古人在黄河流域的北天上空,以北极星为标准,集合周围其他各星,合为一区,名曰紫微垣。在紫微垣外,在星张翼轸以北的星区是太微垣;在房心箕斗以北的星区是天市垣。

古人是如何制作针的?

针在我国有着悠久的历史,早在山顶洞人时期就有了骨针的出现。在秦汉时期,人们就用金属针缝制衣服了。那么他们的金属针是怎样制作成的呢?

明代的宋应星在《天工开物》中记述了古人制作针的方法:首先把铁块锤成细条,然后再把铁条从钻有小孔的铁尺中用力拉过去,细铁条便成了粗细均匀的铁线了。再剪断铁线,把一头锉尖,把另一头锤扁。在锤扁的那一头钻上孔作为针鼻,再打磨平,针的雏形就打好了。接下来还要把这些半成品的针放在锅里用小火煸炒。炒好后还要放上足量的松木灰、豆豉、土末,要把针盖住才行。之后是“蒸”这道工序,蒸的时候是有讲究的,得把两三根针头留在外面,等留在外面的针头可以用手捻碎时,就说明火候到了,可以起锅了。起锅后的最后一道程序是淬火,这个程序是十分重要的,因为它决定了针的软硬程度。

趣味链接:伞的发明

中国是世界上最早发明伞的国家,相传伞是鲁班的妻子云氏发明的。《史记·五帝纪》中记有与伞同类的雨具,由此可见,伞在我国已经有四千多年的历史了。

伞的最初名称为“华盖”,李延寿在《南史》和《北史》里才将其正名为“伞”。在古代,伞是达官贵人的装饰物和士大夫身份的象征物,根据不同的地位,他们乘坐的车上伞的颜色也会不一样。

纸伞是在汉朝以后出现的,唐朝时传入了日本,后又传到欧洲各国。意大利的艺术大师达·芬奇受到伞的启发,设计了第一个降落伞。

你知道《九章算术》吗?

《九章算术》是中国古代第一部数学专着,是算经十书中最重要的一种。但《九章算术》是没有作者的,因为它是一本综合性的历史着作。该书系统总结了战国、秦、汉时期的数学成就。同时,《九章算术》在数学上还有其独到的成就,不仅最早提到分数问题,也首先记录了盈不足等问题,“方程”章还在世界数学史上首次阐述了负数及其加减运算法则。是当时世界上最先进的应用数学,它的出现标志中国古代数学形成了完整的体系。

《九章算术》的内容十分丰富,全书采用问题集的形式,收有246个与生产、生活实践有联系的应用问题,其中每道题有问(题目)、答(答案)、术(解题的步骤,但没有证明),有的是一题一术,有的是多题一术或一题多术。这些问题依照性质和解法分别隶属于方田、粟米、衰(音cui)分、少广、商功、均输、盈不足、方程及勾股九章。原作有插图,现今传本已只剩下正文了。

《九章算术》的出现标志着中国古代数学体系的形成,后世的数学家,大都是从《九章算术》开始学习和研究数学知识的。唐宋两代都由国家明令规定为教科书。1084年由当时的北宋朝廷进行刊刻,这是世界上最早的印刷本数学书。

所以,《九章算术》是中国为数学发展史作出的一项杰出贡献。

趣味链接:《算经十书》

唐朝既在文学上取得了辉煌的成就,同时也注重数学教育方面的发展。656年国子监设立了算学馆,置有算学博士和助教,其后令太史令李淳风等人编纂注释《算经十书》。

《算经十书》包括:《周髀算经》、《九章算术》、《海岛算经》、《孙子算经》、《张丘建算经》、《夏侯阳算经》、《缉古算经》、《五曹算经》、《五经算术》和《缀术》。本书对保存古代数学经典起了重要的作用。

地动仪是根据什么创造的?

世界上第一架测验地震的仪器是张衡发明的“候风地动仪”。它用精铜制作而成,圆径长八尺,合盖隆起,形状很似酒樽。表面呈金黄色,上部铸有八条金龙,分别伏在东、西、南、北以及东北、东南、西北、西南八个方向。龙呈倒伏状,龙首向下,龙嘴各衔一颗小铜球,与地面上仰蹲张嘴的蟾蜍相对。地动仪空腔中央,立一根铜柱,上粗下细。铜柱周围有八根横杆,称为“八道”,都是与每一个龙头相连。铜柱才是测试地震的震摆装置,八道用来控制和传导铜柱运动的方向。在地动仪受到地震波冲击时,铜柱就会倒向发生地震的方向,推动同一方向的横杆和龙头,使龙嘴张开,铜球向下落到蟾蜍嘴中,并发出响声,这便提示人们注意发生了地震以及地震的时间和方向。

但是有科学家认定地动仪的工作原理应该是“悬垂摆原理”,即地动仪是利用了一根悬挂柱体的惯性来测震的,而非当今历史教科书所说的在仪器底部简单地竖立一根直立杆。

趣味链接:中国历史上可考的几次大地震

1556年陕西华县发生8级地震,死亡人数高达83万人,是目前世界上已知死亡人数最多的地震。

1668年7月,山东郯城大地震震级为8.5级,波及8省161县,破坏区面积大约在50万平方公里以上,对中国来说是一次“旷古奇灾”。

1920年12月,宁夏海原县发生8.5级的强烈地震,死亡24万人,四座城池被毁,数十座县城遭受破坏。

1927年5月,甘肃古浪发生震级为8级的强烈地震,死亡4万余人。地震发生时,土地开裂,冒出发绿的黑水,硫黄毒气横溢,熏死饥民无数。

1976年7月,河北省唐山市发生震级为7.8级的大地震,死亡24.2万人,重伤16万人,一座重工业城市毁于一旦,直接经济损失100亿元以上,为20世纪人员伤亡最大的地震。

2008年5月,四川汶川县发生震级为8.0级地震,直接严重受灾地区达10万平方公里。地震造成约7万人遇难,经济损失已经超过8000亿元人民币。

中国古代的水利工程有哪些?

我国是文明古国,科学技术在18世纪之前一直处于世界领先地位,科技创新和发明一直都是占世界总量的60%,伟大的水利工程更是数不胜数。主要有郑国渠、都江堰、灵渠、京杭大运河、钱塘江海塘等。

以都江堰为例,位于四川省都江堰市城西,是中国古代建设并使用至今的大型水利工程,被誉为“世界水利文化的鼻祖”。都江堰是由秦国蜀郡太守李冰及其子率众于公元前256年左右修建的,是全世界迄今为止,年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程,属全国重点文物保护单位。都江堰水利工程历经2260年而不衰,是中国古代历史上最成功的水利杰作,更是古代水利工程沿用至今、“古为今用”硕果仅存的奇观。与之兴建时间大致相同的古埃及和古巴比伦的灌溉系统,以及中国陕西的郑国渠和广西的灵渠,都因沧海变迁和时间的推移,或淹没、或失效,唯有都江堰独树一帜,至今还滋润着天府之国的万顷良田。

趣味链接:灵渠

公元前221年,秦始皇统一北方六国之后,又于公元前211年对浙江、福建、广东、广西地区的百姓发动了大规模的军事征服活动。虽然秦军在战场上节节胜利,但在两广地区却遇到了很大的麻烦,苦战三年,竟然毫无建树。因为两广地区的地形崎岖,不利于军队粮草的供应,运输补给供应不上,大军无法长期作战,所以改善和保证交通补给成了这场战争的成败关键。秦始皇运筹帷幄,命令史禄劈山凿渠。史禄通过精确计算终于在兴安开凿了灵渠,奇迹般地把长江水系和珠江水系连接了起来,使援兵和补给源源不断地运往前线,推动了战事的发展,最终把岭南的广大地区正式地划入了中原王朝的版图,对秦始皇统一中国起了重要的作用。

其后,汉代马援,唐代李渤、鱼孟威又继续主持修筑灵渠。灵渠南渠岸边的四贤祠内,至今还供奉着史禄和他们的塑像。灵渠在向世人展示着中华民族不畏艰险、吃苦耐劳精神的同时,也展示出中华民族丰富的智慧和无穷的创造力。

中国最早的地图制图学是以什么为理论依据的?

晋代制图学家裴秀提出了绘制地图的六条原则,即制图六体,具体规则如下:

一是“分率”,用来反映面积、长宽的比例,也就是现今的比例尺;

二是“准望”,用来确定地貌、地物彼此间的相互方位关系;

三是“道里”,用来确定两地之间道路的距离;

四是“高下”,即相对高程;

五是“方邪”,即地面坡度的起伏;

六是“迂直”,即实地高低起伏与图上距离的换算。

制图六体是中国最早的地图制图学理论,它正确地阐明了地图的比例尺、方位和距离之间的关系,对中国西晋以后的地图制作技术产生了深远的影响。唐代的贾耽、宋代沈括、元代朱思本和明代的罗洪先等古代制图学家的着名地图,都继承了制图六体的原则。

趣味链接:地图的分类

按其区域范围分为:世界图、半球图、大洲图、大洋图、大海图、国家(地区)图、省区图、市县图等。

按其专题学科分为:自然地图、人口图、经济图、政治图、文化图、历史图。

按其具体应用分为:参考图、教学图、地形图、航空图、海图、海岸图、天文图、交通图、旅游图等。

按其使用形式分为:挂图、桌面图、地图集(册)等。

按其表现形式分为:缩微地图、数字地图、电子地图、影像地图等。

按其印刷开本分为:16开、8开、4开、对开、全张、两全张、三全张、四全张、九全张。

按地图分类:地图集、电子地图、三维地图、卫星地图、影像地图等。

杆秤是谁发明的?

关于杆秤的发明者,历来都存在着争议,也有两种不同的说法。

一种说法是杆秤是由鲁班运用杠杆原理发明的,再根据北斗七星和南斗六星在杆秤上刻制十三颗星花,设定为十三两一斤。秦始皇统一六国后,又添加了“福禄寿”三星,正好是十六星,则改为十六两一斤。

另一种说法认为春秋时期的商人陶朱公制作的,据说他受到了打水时横杆的启发,进而发明了杆秤。陶朱公也是以北斗七星、南斗六星和福禄寿三星这十六颗星作为标记,在杆秤上刻制了十六颗星花,故而称为十六两制秤。此杆秤有骨杆、木杆、金属杆(或是铜杆、铅杆);秤砣有石砣、金属砣;提的绳子有二提绳或是三提绳。它的计量单位也由夏商时期使用的铢和两,发展到周朝时期的铢、两、金、均、石。直到解放之后,为了使买卖双方计算方便,才改为十两为一斤的计量单位。近些年来,大都采用国际标准的千克来计算。

趣味链接:古代的染料

我国古代的染料以两种为主,即植物染料和矿物质染料。但人们最为常用的还是植物染料。很早以前,我国人民就掌握了植物染料的性质,在染制时,植物染料的色素分子通过与织物纤维的融合而改变了纤维的色彩,而且所染的衣物虽然经历了水洗日晒,但还是不易褪色或是很少褪色。

自周秦以来的各个时期,生产和消耗的植物染料数量都很大,在明清时期除了满足本国的需要,还会大量出口到国外市场。

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