خدمات تمدن باستانی چین : اختراع قطب نما

قطب نما دستگاهی ساده برای نمایش جهت است. این دستگاه که از اختراعات چینی ها محسوب می شود، عقربه مغناطیسی ای است که بر اثر میدان مغناطیسی کره زمین همواره همسو با خط نصف النهار مغناطیسی زمین قرار می گیرد. به دلیل آنکه قطب شمال عقربه، همواره به سمت قطب جنوب زمین است، با استفاده از این خاصیت می توان جهت جنوب را تشخیص داد.

چینی ها مخترع دستگاه قطب نما شناخته می شوند. آنها پس از کشف سنگ مغناطیسی،ٍ ابتدا با خاصیت مغناطیسی اش، یعنی خاصیت جذب آهن آشنا شده و سپس به تدریج، خاصیت جهت نمایی آن را کشف کرده و پس از انجام آزمایش ها و مطالعات فراوان، دستگاه قطب نمای اولیه را که به زبان چینی «عقربه نمایش سمت جنوب» نامیده می شود، اختراع کردند.

اما لازم به ذکر است، نخستین فردی که خاصیت جهت نمایی عقربه قطب نما را توضیح داد، گیلبرت، دانشمند بزرگ انگلیسی بود.

قطب نمای اولیه یا در زبان چینی «لوئو پان»، دستگاهی است که با استفاده از خاصیت جهت نمایی سنگ مغناطیس تولید می شد. از این رو، برای مرور تاریخچه اختراع و روند پیشرفت قطب نما باید ابتدا خاصیت سنگ مغناطیس را معرفی کنیم.

سنگ های مغناطیسی، دو قطب مثبت و منفی دارند. کره زمین نیز یک سنگ مغناطیسی بزرگ بوده و قطب جنوب آن قطب مثبت و قطب شمال آن قطب منفی آن است. با توجه به یک اصل علمی مبنی بر آنکه «قطب های همنام همدیگر را دفع می کنند و قطب های غیر همنام همدیگر را جذب می نمایند»، یک عقربه مغناطیسی که می تواند آزادانه بچرخد، همیشه در جهتی قرار می گیرد که قطب مثبت آن به سمت قطب شمال و قطب منفی آن به سمت قطب جنوب کره زمین است.

چینی ها در دوره تاریخی «جان گوئو» به معنی جنگ ایالت های مختلف چین (حدودا ۴۰۰ ق. م الی ۲۲۱ ق. م) دستگاه جهت نمایی به نام «سی نان»، به معنای نشان دهنده جهت جنوب اختراع کردند. هر چند، هیچ تصویر و یا بقایایی از هیچ کدام از دستگاه های «سی نان» در دوره «جان گوئو» باقی نمانده، اما می توان با تماشای مدل مشابه آن که بر اساس کتب تاریخی و از روی بقایای کشف شده آن از جهت نمای دوره سلسله «هان» (۲۰۶ ق.م الی ۲۴ م) ساخته شده است، به راز باستانی این دستگاه پی ببریم. دستگاه «سی نان» از دو قسمت صفحه و قاشق مغناطیسی شامل می شود.صفحه «سی نان»، از جنس برنز ساخته می شود و سطحی بسیار صیقلی دارد که بر روی آن اسامی ۲۴ جهت، به چینی نوشته شده است. قاشق «سی نان» از یک قطعه آهن تراش یافته مغناطیسی طبیعی ساخته می شود و بسیار صیقلی می باشد. برای تعیین جهت با این دستگاه، بایستی قاشق را روی صفحه قرار داده و بچرخانیم و تا آنکه قاشق از حرکت بایستد؛ جهتی که دسته قاشق به آن اشاره می کند، جهت جنوب است. این دستگاه تا قرن هشتم میلادی مورد استفاده قرار می گرفت.

تا زمان سلسله «سون» (۹۶۰ الی ۱۲۷۹ م)، مردم چین به فن آوری تولید مواد مغناطیسی مصنوعی دست یافته و نوعی جهت نمای ساده تر به نام «جی نان یو» به معنای ماهی نشانگرِ جهتِ جنوب را اختراع کردند. «جی نان یو» یک ورقه فولادی به شکل ماهی به ابعاد ۶.۶ سانتیمتر در ۲ سانتیمتر است. برای شناور شدن این ورقه فولادی، آن را کمی گودتر می ساختند. برای تعیین جهت با این دستگاه، بایستی «جی نان یو» را بر روی سطح آب قرار داد و بر روی آن یک قطعه آهن مغناطیسی گذاشت؛ چرا که بر اثر خاصیت مغناطیسی این قطعه، «جی نان یو» نیز به یک قطعه فولادی با خاصیت مغناطیسی تبدیل می شود. این نوع دستگاه در مقایسه با «سی نان» ساده تر است.

علاوه بر این موارد، سوزن جهت نما نیز در چین اختراع شده است. این نوعی سوزن است که پس از تراش خوردن با سنگ مغناطیسی، خاصیت مغناطیسی به خود گرفته است. برای تعیین جهت با این نوع سوزن، می توان آن را روی صفحات مسطح مانند آب، لبه کاسه چینی و ناخن گذاشت و یا آن را با نخ بسته و از سقف آویزان کرد.