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    光明日报 2023年12月17日 星期日

    【这些文化遗存现今的模样77】从“指南针”到“北斗”

    作者:本报记者 杨 舒 《光明日报》( 2023年12月17日 01版)

        北斗全球组网示意图(动画演示)。 新华社发

        扫码看视频 把从“指南针”到“北斗”的发展历程讲给你听

      【这些文化遗存现今的模样77】

      在无际荒原里跋涉,在苍茫大海上泛舟,人们最担心的是什么?迷失方向!

      曾经,人类辨别方向的办法,只有仰望天空。可当风雨呼啸、晦暗不明之际,又该怎么办?好在,中国发明了指南针。

      第一枚指南针什么样?中国科学院自然科学史研究所里有一个复原模型:其形如勺,其色乌黑,其性为磁,其名——司南。

      约公元前7世纪前后,中国人就发现磁石不一般。《管子》这样描述:“上有慈(磁)石者,下有铜金。”春秋末年的《关尹子》中写道:“磁石无我,能见大力。”至秦汉,方士登场。他们利用磁石吸铁的特性,制作出“磁石门”、磁“斗棋”等“奇妙之术”献于皇帝,甚至将磁石用于殡葬招魂。后世有学者推测,正是在这一阶段,“磁性指极”的秘密被窥破,指南针的前身——司南,诞生了!

      东汉王充在《论衡》中解密了司南的神奇:“司南之杓,投之于地,其柢指南。”20世纪20年代,史学家张荫麟提出,这应当是中国人最早的磁石指向器。此后,文博专家王振铎据此提出了“司南”的复原方案,制作出实物模型,得到后世的普遍认同。

      然而,磁石并不常见,能用来制作指向器的更是稀少,如何能飞入寻常百姓家?到了晚唐,困局终于被打开——人们发现,用磁石摩擦能磁化铁针——这样做,不消耗磁石,指南针可以批量制作了!

      晚唐以降,指南针一定已经普及,成了时髦的探险装备。志怪小说家段成式的作品就有记载:“勇带绽针石,危防丘井藤”。

      南宋名臣文天祥在《扬子江》一诗中写道:“臣心一片磁针石,不指南方不肯休。”意思是我的心就像磁针一样,不指向南方就绝不肯罢休,表达了作者永远忠于国家的拳拳情怀。

      与陆地相比,在毫无参照物的海上,指南针的作用更加凸显。宋代,指南针与方位盘组合在一起,诞生了罗盘。当时的文献记载——广州航海从业者“舟师识地理,夜则观星,昼则观日,阴晦观指南针”;浙江海商“全凭指南针,或有少差,即葬鱼腹”。

      带着航船乘风破浪,罗盘自己也开始了“远行”——从宋代开始,阿拉伯人将指南针和罗盘的知识传往欧洲;1190年,英国人尼坎姆首次提到磁极性和磁感应,这比中国人晚了一个世纪!

      小小指针,改变了世界的样貌——

      印度、波斯、大食……海上丝绸之路商船往来,瓷器、丝绸、香料传到西亚、北非,奇花异种、珍禽名兽现身中土;达·伽马、哥伦布、麦哲伦,欧洲冒险家们扬帆远行,开启地理大发现的时代……近代史的大幕徐徐打开,大洲间的“孤立”状态被打破,人类这时才确信,原来地球真的是圆的。“导致欧洲快速崛起的四项重要发明——印刷术、火药、造纸术和指南针都是由中国发明的!”英国科学家李约瑟在《中国科学技术史》中这样写道。

      然而,近代以来,由于闭关锁国,在问天寻路方面我们落后了……

      工业文明时代,以无线电为媒介的无线电导航和不依赖外部手段的惯性导航出现;1957年10月,苏联成功发射第一颗人造地球卫星,卫星导航时代也随之开启——20世纪中后期,美国全球定位系统(GPS)在美建成,苏联有了格洛纳斯系统,欧盟则着手发起伽利略计划。

      新中国成立后,不甘落后的中国人开始奋起直追。

      1994年,中国独立自主的北斗卫星导航系统开始研制发展,2000年,北斗一号系统建成。然而,严峻的现实摆在眼前——当时,最适合卫星导航的信号“黄金频段”大多已被美俄占用,仅剩两小段,由各国平等申请,先到先得。但国际电联规定,一旦申请,必须在7年内发射导航卫星并成功播发导航信号,逾期失效。

      为保住这一频段“窗口”,北斗开启了长达7年的全系统攻关。

      2007年2月底,卫星研制完成;4月14日,卫星发射成功……3天后,当导航信号清晰回传时,距离我国导航频段资源失效“倒计时”已经不到4个小时!最后时刻,“压哨破门”!北斗,拿到了进军全球卫星导航系统的“入场券”!

      2012年,北斗二号系统建成,开始服务亚太;2020年,北斗三号全球卫星导航系统正式开通。

      于是,牧民坐在家里,点点手机,足不出户也能放牧了——给几百峰骆驼戴上北斗卫星导航项圈,“每峰骆驼在哪儿看得真真的”。海上遇险无援手,没有信号怎么办?北斗终端已成很多渔民出海的“标配”,带上这个“护身符”,“不用任何手机信号,只要按一下,就能立即启动报警、发出定位”。是的,天边的北斗就在我们身边。

      如今,北斗的“朋友圈”已遍布全球200多个国家和地区,每天北斗定位服务的使用量就超过3600亿次!

      在科威特,北斗辅助建造300米高的科威特国家银行总部大楼,纵向垂直精度得以保证;在阿联酋,北斗系统和物联网技术被用于铁路工程设备监测、物料和人员管理,分分秒秒实现精准调度;在塔吉克斯坦,水利人员利用北斗系统实时监测萨雷兹湖大坝形变,精度毫米不差……

      这几年,北斗还与GPS、伽利略、格洛纳斯三大全球卫星导航系统“手拉起手”,合作打造兼容使用、精度更高的卫星集群。半个多月前,北斗正式加入国际民航组织标准,成为全球民航通用的卫星导航系统。此前,国际民航客机的导航名单里,只有GPS!

      “四大卫星导航系统间并不是有些人认为的‘竞争关系’,更多的是携手为全球用户提供更精确、更可靠的定位导航服务,促进世界互联互通。”中国卫星导航系统管理办公室原主任冉承其这番话坦诚而有力。

      (本报记者 杨 舒)

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