“水手的眼睛”

欧　阳

相信大家都知道指南针是我国古代的四大发明之一，但它是怎么被发明的?都有哪些形态?这恐怕不是每个人都知道的了。

其实，我们现在所说的指南针是指向仪器的总称，在历史的不同时期，它有着不同的形态和名称。

说起指南针的历史，我们甚至可以追溯到远古的神话。

相传黄帝的时候，他曾与蚩尤进行过好几次大规模的战争。蚩尤铜头铁额。神勇无比，而且还会使用妖术。在同黄帝作战的时候，蚩尤降下漫天大雾，黄帝的军队都失去了方向。正在危险的时候，在仙女的帮助下，黄帝制造出了指南车，借助于指南车，黄帝率领军队冲出了重重迷雾的阻挡，最终打败了蚩尤，赢得了战争的胜利。

黄帝的故事可能还只是传说，不过在战国时，智慧的中国人民就制造出了最初的指南针——司南。司南是用天然磁石雕琢而成，样子像一把勺子，底部圆滑，可以放置在平滑的“地盘”中自由旋转。地盘的形状为方形，也叫罗经盘，四周刻有8干、12支以及四维，一共24个方向。使用的时候，先把“地盘”平稳地放置，把司南放在上面，轻轻一拨，司南就转动起来，等停下来的时候勺头所指向的就是北方，勺柄所指向的就是南方。

由于制造司南需要天然的磁石，而这种磁石很少；并且在雕琢的过程中，要准确地找出极向也不是一件易事；加之在转动过程中，司南与地盘有摩擦，也影响了它的准确性。因此，这种原始的指南针并没有被推广。

随着生产以及生活的需要，人们不断地对指南仪器加以改进。到了宋代，人工磁化制造指南针的方法被发明，指南针制造技术跃上了新台阶。

当时，人们将薄铁片剪成鱼形，放在炭火中加热，烧至通红，趁热取出铁片，使鱼尾对着南北方向，然后，急速把鱼尾浸入水中。这样，一个“指南鱼”就造成了。使用的时候，先将一只碗盛满水，利用水的表面张力将指南鱼浮在水面上。平静下来，鱼头所指向的便是北方，鱼尾指向的就是南方。

其实，这种制造方法主要是利用了地球磁场的作用。由于高温加热，铁片中的分子运运加速，受到地球磁场的作用，铁片中磁畴的排列趋于整齐。遇到冷水，铁片骤然冷却，使得磁畴固定，形成永久磁铁。指南鱼比司南更为灵巧，便于携带；水的阻力也比司南与地盘的摩擦力小得多，就更加准确了。

在使用的过程中，人们发现，其实并不一定要制造成鱼的外形。于是，指南“针”就诞生了。沈括在《梦溪笔谈》中记载了这种指南针的制造方法，就是拿一根小钢针在磁石上反复摩擦，使其磁化。指南针不仅在外形上要比指南鱼更为简便，而且体积更小，被磁化的程度更强，使用方法也更为多样，可以将它放在指甲背上或者是碗口边沿上，使其平衡，指南针就会自动旋转，停止下来的时候，所指的就是南北方向。

但是在漂泊不定的船上，将指南针放在指甲背上或者碗口上时所指的南北方向就不太准确了，因此，沈括建议在指南针的中部用少许蜡粘上一根细线，于无风处悬挂起来。这样，即使在航海的过程中也可以使用了。此外，沈括还发现，指南针所指示的方向常常略偏东，而并非正南。对于这种现象，沈括虽然不能加以科学的解释，但他的观察却与近代的地磁偏差学说完全符合。

此外，我国民间还有其他不同形式的指示方向的器械，如指南车、指南龟等。

前面我们说了黄帝制造指南车的故事，这里再讲一个大发明家马均与指南车的故事。马均是三国时魏国人，有一天他与人谈起指南车，别人都说古代并没有什么指南车，书中的记载不可信。马均表示反对，说：“古代很有可能制造过指南车，只是我们没有深入去研究罢了。其实，这也并不是多么深奥的事。”别人就说：“先生名均，字德衡。‘均是器物的模型，‘衡可以称出事物的轻重。可是您说话边轻重也不分。难道你能制造出模型吗?”马均被激怒了，说：“空口争论有什么用，不如试验一下，就可以见分晓了。”

别人将这件事报告魏明帝。于是，魏明帝命令马均制造指南车。经过刻苦钻研，没用多长时间，马均就成功了。他所设计的指南车上站着一个木人，不论朝着什么方向行驶，木人的手臂始终指向南方。遗憾的是，史书并未记载下马均所制造的指南车的结构，具体情况如何，我们就不得而知了。

另外，还有一种指南龟。指南龟就是把一块天然的磁石塞进木刻的龟腹中，在龟腹下方挖一个内壁光滑的小穴，用一根尖竹钉顶住小穴支撑指南龟，使之保持平衡。指南龟就会自由地在竹钉上旋转，从而指示出方向。为了更准确地辨别方向，人们又把指南针与方位盘配合在一起使用，称为罗盘。方位盘仍然有24个方向，但大多采用圆形，这样人们就可以明确地知道自己的方位，而不再像原来那样只能知道一个大概的方向。

指南针的发现意义重大，尤其是在航海方面，指南针更有着不可替代的作用。在指南针发明之前，人们主要依据自己的经验，以及靠太阳、月亮、星星等自然物来辨别方向。很明显，这种方法使得人们只能在沿着海岸线的近海地区活动，到茫茫的大洋深处进行航行只能是一个梦想。指南针发明后很快就被应用于航海，人们这才具备全天候的航行能力，开始真正走向宽广的海洋。

最初，指南针只是作为天文导航的辅助工具，只有在阴雨天气时才拿出来使用。随着人们对指针性质以及功能的认识不断加深，它也越来越成为主要的导航仪器。航海者特意在船上设置放置指南针的场所，称为“针房”；并交给有经验的船员专门掌管，其他人不能随便进入。到了元代，指南针已经成了航海的基本装备之一，如果没有指南针就贸然出海，会被看成是一件不可思议的事情。

大约在12世纪末13世纪初。指南针由海路传人阿拉伯，又由阿拉伯人传到播到西方。欧洲人对指南针加以改造，把磁针用钉子支在重心处，尽量使支点的摩擦力减少，让磁针自由转动。由于磁针有了支点，不再需要漂浮在水面之上，这种经过改造的指南针就更加适宜于航海的需要。

指南针的运用，使人们获得了全天候的航行能力，开创了人类航海的新纪元。人类第一次能在茫茫无际的浩瀚海洋上自由地驰骋，指南针也在因此被喻为“水手的眼睛。”