指南针的百年传奇

邵红胜 邵红能

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，指南针也因此被喻为“水手的眼睛”。

指南针是我国古代四大发明之一，是中华民族对世界文明发展做出的伟大贡献。

早在先秦时期，我国的劳动人民就已经对磁现象有了初步认识。人们在探寻铁矿的时候，常常在周围遇到磁铁矿，即磁石。《管子·地数》中记载：“上有慈石者，其下有铜金。”同时，人们也发现了磁石的吸铁特性。《吕氏春秋》也有类似的记载：“慈石召铁，或引之也。”古人称“磁”为“慈”，把磁石吸引铁看作慈母对子女的吸引，并认为：“（磁）石，铁之母也。以有慈，石故能引之。”

聪慧的先民们在发现了磁石的吸铁性后，进而又发现了磁石的指极性。地球如同一块巨大的磁铁，具有强大的磁性。地球的南北两端在磁极的作用下被无形的磁场连接着，磁石静止时，受地球磁场影响自然地指向南北。人们利用磁石的这种特性，把天然磁石雕琢成勺形，并命名为“司南”。这是我国古代最早的可以辨别方向的仪器，也就是指南针的雏形。据《鬼谷子》记载，“郑人之取玉也，必载司南之车，为其不惑也”。从中可以看出，郑人去“取玉”，必须带上司南，就是为了避免迷失方向。到了汉代，司南的外形被进一步完善。能工巧匠把磁石打磨凿雕成一个勺形，放在由青铜制成的光滑如镜的底盘上，再铸上表示方向性的刻纹。磁勺在底盘上停止转动时，勺柄指的方向就是正南，勺口指的方向就是正北。东汉思想家王充在他的著作《论衡》中明确指出：“司南之杓，投之于地，其柢指南。”

唐代以后，司南奇迹般地销声匿迹了，因为磁针已经问世了。司南是人们用天然的磁石琢制而成的，制造过程艰难，受外部因素影响较大，携带也不方便。在司南应用的基础上，人们发现用磁石沿一个方向多次摩擦过的钢针等物也具有指示方向的特性，这就是磁针。北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中记载：“方家以磁石磨针锋，则能指南。”有了磁针，人们开始广开脑洞，发明了各式各样可以指示方向的器具，“指南鱼”“指南龟”就是其中非常有趣的发明。

初期的指南针大多没有用于固定磁针的方位盘装置，所以使用起来不是特别方便。沈括在《夢溪笔谈》中记录了四种安置磁针的方式：水浮法、碗唇法、指甲法和缕悬法。其中最典型的器具是水浮针，就是把磁针放在有水的碗里来指示方向。

随着指南针的应用越来越广泛，人们很快就将磁针和方位盘结合起来，“罗盘”就出现了。罗盘有水罗盘和旱罗盘之分。水罗盘在凹槽内注水以放置磁针，中间盛水放针的部位被称为天池，天池周围刻写了24个字，表示24个方位。旱罗盘上刻度精细，标明方位和八卦，磁针采用中轴式支撑，磁针转动起来更加自由，方位指示也更加精确。

水罗盘问世后，很快便被应用于航海之中。宋代的造船业、航海业高度发达，船只航行在茫茫大海上，最怕迷失方向，非常需要一种可靠的指示方向的工具。而指南针制造简单，携带方便且指示方向准确、可靠，迅速成为航海的必备神器。

我国的指南针大约于12世纪传到阿拉伯国家和欧洲地区，极大地促进了世界航海事业及整个人类社会的发展。在船舶诞生之初，人类大抵只敢在近处航行。因为茫茫的大海之上并没有多少明显的标志，人很容易迷失方向。波浪和鱼，来了又去，日升月落，周而复始。在晴朗的夜晚，人们还能通过头顶的星空大致弄清自己在海面上的方位，然而一旦乌云密布，漂泊在海上的船只便只能听天由命了。

在指南针出现之前，灯塔基本上扮演着海上“指南针”的作用。海上的航行者一路观察沿岸的灯塔，就可以很容易地识别自己所在的位置和方向。世界上第一座灯塔位于号称“世界的十字路口”的亚历山大城，由埃及国王托勒密二世建于约公元前270年。这座庞大的建筑高约135米，既可为进入亚历山大港的船只指引方向，又可彰显埃及法老的显赫名声。若在接近灯塔顶部的地方燃火，从海上约40千米以外就可以看到火光。这座被誉为世界奇迹的灯塔一直屹立到13世纪，最终被一场罕见的大地震摧毁了。

对人类航海史来说，指南针无疑是一个划时代的标志。正如英国学者李约瑟在《中国科学技术史》中所说，指南针在航海中的应用，“是航海技艺方面的巨大改革”，它把“原始航海时代推至终点”，“预示计量航海时代的来临”。

马克思认为，火药、指南针、印刷术是“预告资产阶级社会到来的三大发明”，“火药把骑士阶层炸得粉碎，指南针打开了世界市场并建立了殖民地，而印刷术则变成新教的工具。总的来说变成了科学复兴的手段，变成对精神发展创造必要前提的最强大的杠杆”。指南针的应用所开辟的新航线更加快捷、方便，使贸易成本大大降低，地球仿佛突然之间被“缩小”了，各种动物和植物都可以随着人类一起漂洋过海，人类世界因此发生了巨大的变化。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，指南针也因此被喻为“水手的眼睛”。

时至今日，旅行、徒步、登山等戶外活动十分盛行，指南针依旧为户外运动爱好者指引方向，毕竟在荒无人烟的偏远地区，万能的导航也可能不再万能。地图和指南针在现代社会仍然发挥着至关重要的作用。

知识拓展：

指南鱼

利用地球磁场使铁片磁化，即把烧红的铁片放置在子午线的方向上。铁片烧红后，温度高于居里点，铁片中的磁畴便瓦解而成为顺磁体，蘸水淬火后，磁畴又形成，但在地磁场作用下磁畴排列有方向性，故能指南北。这种人工传磁方法制成的指南鱼比司南的使用方便多了，只要有一碗水，把指南鱼放在水面上就能辨别方向了。——摘自《宋代科技成就》邵庆国 主编

指南龟

将一块天然磁石安装在木刻的指南龟腹内，在木龟腹下挖一小孔，对准了放在顶端尖滑的竹钉子上。这实质上等于设置了一个固定旋转支点，而保证木龟自由转动以指南。——摘自《中华文明之光：科学技术卷》史树青 主编

水浮指南与缕悬指南

水浮指南与缕悬指南，是中国古代将磁化后的钢针进行装置的两种方法。属于指南针不断改进、完善过程中的阶段性装置。前者是把磁针贯穿以灯芯（一种点油灯用的植物茎心）浮在水面上静止时指南，从而得以判断方向；后者是用独茧单丝以蜡固定于磁针重心处，使磁针悬挂起来后保持水平的指南装置，待针转动静止后而指南北。——摘自《中华文明之光：科学技术卷》史树青 主编