اگر بپرسید چه کسی قطبنما را اختراع کرد، پاسخی صادقانه اما کلافه‌کننده می‌گیرید: هیچکس نمیداند. تاریخنگاران علم، قطبنمای مغناطیسی را به چین باستان پیوند می‌دهند، اما نمیتوانند نام سازنده‌اش را مشخص کنند.
آنچه داریم، زنجیره‌ای از نوشته‌هاست. این نوشته‌ها از سنگی می‌گویند که آهن را جذب میکند، صفحه‌ای برنزی با نشانه‌های جهت، ماهی آهنی شناور، سوزنی آویخته از نخ و سرانجام جعبه‌ای روی عرشهٔ کشتی. در این مقاله، شما این مسیر را از چین تا عصر کشتی‌های بادبانی دنبال می‌کنید.
چه کسی قطبنما را اختراع کرد؟ پاسخ کوتاه
پیدایش و تکامل قطبنمای مغناطیسی معمولاً به چین باستان نسبت داده میشود. اما هویت مخترعان آن مشخص نیست. این مطمئن‌ترین جمله‌ای است که می‌توان دربارهٔ این موضوع نوشت.
این داستان حاصل یک جرقهٔ ناگهانی نبوغ هم نیست. با زنجیره‌ای از گام‌های کوچک در بیش از هزار سال روبه‌رو هستیم. پشت هر گام، نوشته‌ای وجود دارد. بعضی از این نوشته‌ها نام و تاریخ دارند. از همین‌جا شروع می‌کنیم.
نخستین سرنخ: سنگی که آهن را جذب میکند
قدیمی‌ترین سرنخ در متنی چینی از قرن 3 پیش از میلاد به نام لو شی چون چیو (Lü Shi Chun Qiu) دیده میشود. این متن به توانایی سنگ آهن‌ربای طبیعی در جذب آهن اشاره میکند.
شما به آنچه این متن می‌گوید و نمی‌گوید دقت کنید. موضوع آن نیروی جاذبه است. از ابزار جهتیابی حرفی نمی‌زند. آهن‌ربا مدت‌ها پیش از تبدیل شدن به ابزار ناوبری، پدیده‌ای شگفت‌انگیز بود.
چین در دورهٔ هان: جهت‌یاب‌هایی برای پیشگویی و انتخاب محل ساخت‌وساز
سنت نخستین قطب‌نماها با چینِ دوران دودمان هان (Han) پیوند دارد. در آن دوره، ابزارهای جنوب‌نما برای پیشگویی و انتخاب محل ساخت‌وساز به کار می‌رفتند. دریانوردی بعدها به این داستان اضافه شد.
پس نخستین کسانی که به جهت اهمیت می‌دادند، ناخداها نبودند. کسانی بودند که تصمیم می‌گرفتند خانه را کجا بسازند یا نشانه‌ای را چگونه تعبیر کنند.
کالج اسمیت (Smith College) بازسازی یک قطبنمای قاشقی به سبک دورهٔ هان را نمایش میدهد. تکه‌ای سنگ آهن‌ربای طبیعی روی صفحه‌ای برنزی قرار دارد که جهت‌ها روی آن مشخص شده‌اند. مدل جالبی است. اما یک مشکل وجود دارد.
برخی نویسندگان می‌گویند در دورهٔ هان از قاشق‌های ساخته‌شده از سنگ آهن‌ربا استفاده می‌شد. بااین‌حال، هیچ قاشق واقعی از این جنس در گورهای دورهٔ هان پیدا نشده است. بنابراین، قطبنمای قاشقی فرضیه‌ای محل بحث است و وجود نمونهٔ تاریخی آن اثبات نشده است.
1044: آهنی که خاصیت آهن‌ربا را نگه می‌دارد
یک اثر نظامی چینی متعلق به سال 1044، استفاده از ابزارهای آهنی نازکی را توصیه میکند که با عملیات حرارتی مغناطیسی شده‌اند. هدف، پیدا کردن راه بود.
این یک پیشرفت واقعی است. دیگر لازم نیست سنگ آهن‌ربای خام داشته باشید. می‌توانید از آهن، جهت‌نما بسازید.
ووجینگ زونگ‌یائو (Wujing Zongyao) یک جهت‌یاب اولیه به شکل ماهی را توصیف میکند. این ابزار، ورقهٔ آهنی نازکی است که روی آب شناور می‌ماند. شما ماهی آهنی کوچکی را تصور کنید که در کاسه می‌چرخد تا سرانجام در جهت خود ثابت شود.
1088: شن کو و سوزن آویزان
شن کو (Shen Kuo) نخستین فرد نام‌داری در این داستان است که سزاوار اعتبار جدی است. او در 1088 توصیف روشنی از قطب‌نماهای مغناطیسی آویزان نوشت.
او دربارهٔ سوزن‌هایی بحث کرد که به سنگ آهن‌ربا مالیده می‌شدند. شناور کردن آن‌ها روی آب و آویختنشان از نخ را بررسی کرد. در نوشته‌اش، روش آویختن را توصیه میکند.
او همچنین به نکته‌ای پی برد که هنوز هم اهمیت دارد. عقربه دقیقاً به سمت جنوب نمی‌ایستد. کمی به شرق متمایل میشود. شن کو به این ترتیب انحراف مغناطیسی را توصیف کرد.
شاید شما این موضوع را از کوه‌پیمایی بشناسید. جهت عقربه و شمال واقعی روی نقشه همیشه در یک راستا نیستند. شن کو نزدیک به هزار سال پیش این را دیده بود.
از میز پیشگو تا عرشهٔ کشتی: ژو یو و دریا
سند مهم بعدی از ساحل می‌آید. ژو یو (Zhu Yu) کتاب پینگژو کهتان (Ping Zhou Ke Tan) را بین 1119 و 1125 نوشت. این کتاب، بر پایهٔ تجربه‌های دریانوردی در اطراف گوانگژو (Guangzhou)، استفاده از قطبنما در کشتی‌ها را ثبت میکند.
توصیف او کاربردی است. دریانوردان شب‌ها از ستاره‌ها کمک می‌گیرند. روزها از خورشید استفاده می‌کنند. وقتی آسمان ابری است، سراغ قطبنما می‌روند.
نکتهٔ اصلی همان جملهٔ آخر است. قطبنما جای آسمان را نمی‌گرفت. ابزار پشتیبان روزهایی بود که آسمان از دید پنهان می‌شد.
روایت دانشگاه کلمبیا از دودمان سونگ (Song)، تغییراتی را برمی‌شمارد که کار در دریا را آسان‌تر کردند. سوزن‌ها کوچک‌تر شدند. روی تکیه‌گاهی ثابت نصب شدند. بعضی در جعبه‌هایی با پوشش شیشه‌ای قرار گرفتند. هر تغییر، استفاده از ابزار را روی کشتیِ در حال حرکت آسان‌تر کرد.
اروپا: نکام آن را ثبت میکند
تا حدود 1187، قطبنما در نوشته‌های اروپایی دیده میشود. آثار الکساندر نکام (Alexander Neckam) یکی از نخستین توصیف‌های روشن آن در اروپا (Avrupa) را در خود دارند.
در اثر او با عنوان دربارهٔ ابزارها (De Utensilibus)، بخشی به دریانوردانی می‌پردازد که هنگام بدی هوا و دیده نشدن دب اصغر (Küçük Ayı؛ Ursa Minor)، جهت خود را پیدا می‌کنند. مسئله همان است که ژو یو شرح داده بود: آسمانی که دیده نمی‌شود.
بنابراین، با فاصله‌ای حدود شصت تا هفتاد سال، یک متن از چین و یک متن از اروپا، دریانوردانی را توصیف می‌کنند که برای مقابله با دید نامناسب از آهن‌ربا کمک می‌گیرند.
قطبنما به غرب رفت یا دو بار اختراع شد؟
بحث اصلی همین است. یک دیدگاه می‌گوید قطبنما در چین تکامل یافت و از مسیرهای زمینی یا بهواسطهٔ دریانوردان عرب به غرب رسید. اما تاریخنگاران دربارهٔ این مسیر به نتیجهٔ مشترکی نرسیده‌اند.
دیدگاه مخالف را دبلیو. ای. می (W. E. May) در پژوهشی در 1981 مطرح کرد. به نظر او، کشف جهتیابی مغناطیسی در بیش از یک منطقه محتملتر از گسترش آن از یک مرکز واحد بود.
هر دو دیدگاه با منابع موجود سازگارند. هیچ‌کدام اثبات نشده‌اند. اگر یک راهنمای سفر با قطعیت به شما بگوید که عرب‌ها قطبنما را به اروپا آوردند، ادعایش از شواهد فراتر می‌رود.
قطبنما چگونه شمال را پیدا میکند و چرا این شمال با شمال واقعی فرق دارد؟
حالا به بخش کاربردی می‌رسیم. عقربهٔ قطبنمای مغناطیسی با مؤلفهٔ افقی میدان مغناطیسی زمین همراستا میشود. سپس شمال مغناطیسی را نشان میدهد.
زاویهٔ میان شمال مغناطیسی و شمال جغرافیایی را انحراف مغناطیسی می‌نامند. مقدار آن بسته به جایی که شما ایستادهاید تغییر میکند.
یاد گرفتن درجهبندی ساده است:
- شمال 0° است.
- شرق 90° است.
- جنوب 180° است.
- غرب 270° است.
آخرین باری را به یاد بیاورید که در چهارراه شهری ناآشنا ایستادید و از خود پرسیدید شمال کدام طرف است. عقربه‌ای کوچک بدون نقشه پاسخ شما را میدهد. دریانورد دورهٔ سونگ هم زیر آسمان خاکستری همین پرسش را داشت.
منطقهٔ زندگی شن کو نشان میدهد این خطا چقدر می‌تواند بزرگ باشد. محاسبات، انحراف مغناطیسی آنجا را در زمان او بین 5 و 10 درجه برآورد می‌کنند. همین مقدار کافی است تا شما را به خیابان اشتباه ببرد.
قطبنما در جهان اسلام: پیدا کردن قبله
قطبنما فقط ابزار دریانوردان نماند. در جهان اسلام، آن را به قبله‌نما تبدیل کردند؛ ابزاری که جهت مکه (Mekke) را نشان میدهد. برای این کار، اطلاعات جغرافیایی به آن افزوده شد.
موزهٔ تاریخ علم دانشگاه آکسفورد نمونه‌هایی از این ابزار را نگهداری میکند. یک قبله‌نما با شمارهٔ اموال 33746 متعلق به حدود 1800 است. موزه همچنین دو قبله‌نمای برنجی را نمایش میدهد که داخل درپوش‌هایشان جدول اطلاعات شهرها قرار دارد.
اهمیت این نمونه‌ها در آن است که قطبنما را به‌عنوان ابزاری عمومی برای جهتیابی نشان می‌دهند. جهت، هم برای دین و زندگی روزمره مسئله بود و هم برای ناوبری.
خط زمانی
- قرن 3 پیش از میلاد: متن چینی لو شی چون چیو ثبت میکند که سنگ آهن‌ربا، آهن را جذب میکند.
- دورهٔ هان: ابزارهای اولیهٔ جنوب‌نما با پیشگویی و انتخاب محل ساخت‌وساز پیوند دارند. شواهد مربوط به نمونه‌های مغناطیسی قاشقی محل اختلاف است.
- 1044: یک اثر نظامی چینی، جهت‌یاب‌های آهنی مغناطیسی‌شده با حرارت را توصیه میکند.
- 1088: شن کو قطب‌نماهای مغناطیسی آویزان را توصیف میکند.
- 1119–1125: پینگژو که‌تانِ ژو یو، استفادهٔ دریانوردان گوانگژو از قطبنما در هوای ابری را ثبت میکند.
- حدود 1187: آثار الکساندر نکام یکی از نخستین توصیف‌های روشن قطبنما در اروپا را ارائه می‌کنند.
- حدود 1800: قبله‌نمای آکسفورد با شمارهٔ 33746 ساخته میشود.
جزئیاتی که در راهنماهای سفر پیدا نمی‌کنید
- قطبنما یک ماهی بود. جهت‌یاب اولیهٔ توصیف‌شده در ووجینگ زونگ‌یائو، ورقهٔ آهنی نازکی به شکل ماهی است که روی آب شناور می‌ماند.
- شن کو خطا را اندازه گرفت. انحراف مغناطیسی در منطقهٔ زندگی او در چین، در زمان خودش، 5–10 درجه محاسبه شده است.
- او صفحهٔ جهت‌نما را ارتقا داد. شن کو به‌جای آرایش قدیمی هشت‌جهتی، از گل‌بادِ 24 جهتی استفاده کرد.
- قطبنما از سقف آویزان بود. در بعضی کشتی‌ها، یک قطبنمای آویزان را وارونه به سقف کابین نصب میکردند. ناخدا می‌توانست هنگام استراحت، جهت حرکت کشتی را بررسی کند.
- درپوش‌هایی با جدول مرجع. دو قبله‌نمای برنجی در آکسفورد، داخل درپوش‌هایشان جدول اطلاعات شهرها دارند.
پرسش‌های متداول
چه کسی قطبنما را اختراع کرد؟
هیچکس نام مخترع را نمیداند. قطبنمای مغناطیسی معمولاً به چین باستان نسبت داده میشود، اما تاریخنگاران علم نمیتوانند سازندهٔ آن را شناسایی کنند.
قطبنما نخستین بار چه زمانی در دریا استفاده شد؟
پینگژو که‌تانِ ژو یو، که بین 1119 و 1125 نوشته شده، ثبت کرده است که دریانوردان گوانگژو هنگام ابری بودن آسمان از قطبنما استفاده میکردند.
شمال در قطبنما کجاست؟
عقربه با مؤلفهٔ افقی میدان مغناطیسی زمین همراستا میشود و شمال مغناطیسی را نشان میدهد. روی صفحهٔ درجهبندی، شمال 0°، شرق 90°، جنوب 180° و غرب 270° است.
آیا قطبنما از چین به اروپا رسید؟
برخی پژوهشگران معتقدند قطبنما از مسیرهای زمینی یا بهواسطهٔ دریانوردان عرب رسید. تاریخنگاران بر سر این موضوع توافق ندارند. دبلیو. ای. می در 1981 استدلال کرد که کشف جهتیابی مغناطیسی در چند منطقه محتملتر بوده است.
انحراف مغناطیسی چیست؟
زاویهٔ میان شمال مغناطیسی و شمال جغرافیایی است. مقدار آن با موقعیت شما تغییر میکند. شن کو هنگامی متوجه آن شد که نوشت عقربه کمی به سمت شرقِ جنوب دقیق متمایل است.
منابع
- Springer, Julian A. Smith, قطبنما link.springer.com
- Vikipedi, قطبنما tr.wikipedia.org
- Smith College, موزهٔ اختراعات باستانی: قطبنما smith.edu
- Wikipedia, قطبنما en.wikipedia.org
- دانشگاه St Andrews, فرهنگ کامل زندگی‌نامهٔ علمی: Shen Kua mathshistory.st-andrews.ac.uk
- کالج Trinity دوبلین, نخستین ابزار مغناطیسی tcd.ie
- ChinaCulture, قطبنمای دریایی en.chinaculture.org
- دانشگاه Columbia, کشتی‌سازی و قطبنما afe.easia.columbia.edu
- انتشارات دانشگاه Cambridge, W. E. May, آیا در دوران باستان از قطبنما استفاده می‌شد؟ cambridge.org
- موزهٔ تاریخ علم دانشگاه Oxford, نیایش hsm.ox.ac.uk
Image: Chinese Mariner’s Compass c. 1760 (NAV0240), National Maritime Museum.JPG — Victoria C, CC BY-SA 4.0
