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明代科技一角{转

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一、数学方面:
王文素用30年时间,于明嘉靖三年(1524年)完成了54卷总计1500多问近50万字的《新集通证古今算学宝鉴》。这是一部博大精深的中国古典数学巨著,现只存手抄孤本于北京国家图书馆。在对该书的研究中,学者们发现:王文素解高次方程的方法,较英国的霍纳(Hirner,1786~1837)、意大利的鲁非尼(Ruffini,l765~1822)早近300年;在解代数方程上,他比17世纪牛顿和拉夫森(J.Raphson,1648~1715)早140多年,率先用导数逐步迭代求解,亦即17世纪微积分创立时使用的导数,王文素在16世纪已率先发现并使用。
王文素利用“开方本源图”,解出像X9+25X8+235X7+1035X6+2160X5+1728X4=27993600000这样的高次方程。国外类似的图首见于德国数学家斯蒂非尔(M.Stifel,约1487~1567)1544年著的《算术大全》中,较《新集通证古今算学宝鉴》迟20年且不如该图完备。
二、物理、化学:
1596年,李时珍在《本草纲目》中记载了176种无机药物的化学性质以及蒸馏、蒸发、升华、重结晶、沉淀、烧灼等技术。
徐光启在总结前人经验编撰《农政全书》的手稿《造强水法》中记录了以绿矾(硫酸亚铁)与硝为原料制造酸的工艺过程,并说以金属加入后“皆成水;惟黄金不化水中,加盐则化”。因能溶解金属而把它称为“强水”,此名称长期在民间沿用。


1楼2013-12-13 00:52回复
    三、金属冶炼:
    明代的钱币“永乐通宝”(1403~1424年)有的含锌高达99%(朱棣不地道造假钱,俺要去举报他)。欧洲到18世纪才开始冶炼锌。
    方以智(1611—1671)在《物理小识》卷七中记载了炼焦炭的方法,欧洲到西元1771年才开始炼焦。(中国古代的炼焦方法主要是指把炼焦煤在土法炼焦炉内,烧炼成焦炭,不同于近代的高温干馏方法。)
    宋应星在《天工开物》记载了我国古代冶金技术的许多成就,如冶炼生铁和熟铁(低碳钢)的连续生产工艺,退火、正火、淬火、化学热处理等钢铁热处理工艺和固体渗碳工艺等。
    明代炼钢技术也有新的发展,嘉靖时已发明了‘苏钢’冶炼法,现代冶炼专家周志宏说:“(苏钢冶炼法)在国外还没有类似发明,显然是一种创造性的发明……整个过程适合现代的冶金原理,不用坩埚而创造出一种淋铁氧化的方法而使渣铁分开,成为比较纯的工具钢。这是中国古代先进炼钢工人的智慧结晶。”同时还发明了生铁淋口法,运用生铁水淋灌工具刀口,使工具有钢的锋刃,也是明朝人民的独特创造。
    当然周志宏先生在说那话的时候可能不知道另一个消息:1979年,洛阳市文物工作队在黄河北岸的吉利工区发掘了一批汉墓,其中一座出土了11个坩埚。坩埚皆直筒形,口沿稍稍外卷,底圆,外径一般为14-15厘米,外高35-36厘米,壁厚2厘米。内外壁均有烧流,外表粘有煤块、熔渣等物,内表面较为平滑,有的地方粘有一层薄薄的铁渣。其中一个坩埚内壁的中段粘附一钢块,钢块整体作戟形,表面黄褐色,长10厘米、宽15厘米、厚0.4厘米。伴出物有五铢钱五枚,分别与《满城汉墓发掘报告》的Ⅱ、Ⅲ型(西汉中期)相当。经坩埚热释光断代试验,距今为1832±147年。故墓葬年代大体定为西汉中晚期至东汉中期。
    经化学分析,钢块含碳量为1.21%,属过共析高碳钢。扫描电镜(能谱)成分分析结果为:铁98.637%、磷0.277%、硫0.584%、硅0.117%、铝0.383%.可见其含磷、硫较高。从金相分析看,金属基体为珠光体,晶粒间界上分布着许多网状渗碳体,磷共晶和氧化物。碳分布较为均匀,基本上是等轴晶,未见明显的柱状晶,磷共晶以不规则的星形分布于晶粒间界上。经扫描电镜分析,共晶区含磷9%-12%.不管金属晶粒还是非金属夹杂,均无拉伸和破碎现象,说明钢块冷凝后并未进行过任何压力加工。
    经分析,坩埚成分为:二氧化硅43.57%、氧化铝37.28%、氧化铁3.46%、氧化钾0.63%、氧化钠0.26%、碳13.66%,可见其中氧化铝和碳含量都较高,这显然是有意选择配制的。优点是耐火度较高、热稳定性较好。经测定,坩埚耐火度为1580-1610℃。依Fe-C平衡图,并考虑到其他夹杂元素的影响,坩埚附着钢完全熔化的温度约低于1470℃,故坩埚耐火度是能够满足冶炼要求的。这也体现了我国古代耐火材料技术的高超。
    关于坩埚附着钢的冶炼工艺,目前尚无更多的资料可寻,经推测很可能是一种直接冶炼,即以铁矿石为原料,以木炭、煤炭作还原剂和渗碳剂,在坩埚中直接还原渗碳。一般而言,这样冶炼得到的产品应当是生铁,但控制得当,也可以得到钢。据说古印度的坩埚钢便是这样直接冶炼得到的。但古印度坩埚钢多未达到液态,而是一种胶融状的半液态,其出炉产品往往是一种组织和成分极不均匀的固体块。洛阳坩埚钢却是充分熔化了的。在西方,液态坩埚钢在1740年才出现,我国在汉代就炼出了液态坩埚钢,这得领先了多少年?


    2楼2013-12-13 00:53
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