指南針發明軼事

歐陽軍

四大發明之一的指南針的歷史，我們甚至可以追溯到遠古的神話。相傳黃帝曾與蚩尤進行過幾次大規模的戰爭。蚩尤銅頭鐵額，神勇無比，而且還會使用妖術。同黃帝作戰時，蚩尤降下漫天大霧，黃帝的軍隊都失去了方向，危急關頭，在仙女的幫助之下，黃帝制造出了指南車，借助于指南車，黃帝率領軍隊沖出了重重迷霧的阻擋，最終打敗了蚩尤，贏得了戰爭的勝利。

如果說黃帝的故事還只是傳說，那么至遲在戰國時，智慧的華夏民族就制造出了最初的指南針——司南。司南是用天然磁石雕琢而成，樣子像一把勺子，底部圓滑，可以放置在平滑的“地盤”中自由旋轉。地盤的形狀為方形，也叫羅經盤，四周刻有八干、十二支以及四維，一共24個方向。使用的時候，先把“地盤”放置平穩，把司南放在上面，輕輕一撥，司南就轉動起來，等停下來的時候勺頭指向的就是北方，勺柄指向的就是南方。

由于制造司南需要的天然磁石非常少見，且在雕琢過程中，要準確地找出極向也不是一件易事，再加之在轉動過程中，司南與地盤的摩擦影響了它的準確性。因此，這種原始的指南針并沒有被推廣。

隨著生產以及生活的需要，人們不斷地對指南儀器加以改進。宋代時發明了人工磁化制造指南針的方法，這標志著指南針制造技術的又一個飛躍。

當時，人們將薄鐵片剪成魚形，放在炭火中加熱，燒至通紅，趁熱取出鐵片，使魚尾對著南北方向，然后，急速把魚尾浸入水中。這樣，一個“指南魚”就制成了。使用時，先將一只碗盛滿水，利用水的表面張力使指南魚浮于水面。待水面平靜后，魚頭指向的是北方，魚尾指向的是南方。

這種制造方法主要利用的是地球磁場的作用。由于高溫加熱，鐵片中的分子運動加速，受到地球磁場的作用，鐵片中磁疇的排列趨于整齊。遇到冷水，鐵片驟然冷卻，使得磁疇固定，形成永久磁鐵。指南魚比司南更為靈巧，便于攜帶，水的阻力也要比司南與地盤的摩擦力小得多，就更加準確了。

隨著時間的推移，人們發現其實并不一定要制造成魚的外形，使用磁針會更方便。于是，指南“針”誕生了。沈括在《夢溪筆談》中就記載了這種指南針的制造方法，就是拿一根小鋼針在磁石上反復摩擦，使其磁化。指南針不僅在外形上要比指南魚更為簡便，而且體積更小，被磁化的程度更強，使用方法也更為多樣，可以將它放在指甲背上或者是碗口邊沿上，使其平衡，指南針就會自動旋轉，停止下來的時候，所指的就是南北方向。但是在漂泊不定的船上，將指南針放在指甲背上或者碗口上都不太規定，因此沈括建議在指南針的中部用少許蠟粘上一根細線，于無風處懸掛起來。這樣，即使在航海的過程中也可以使用了。此外，沈括還發現，指南針所指示的方向，常常略偏東，并非正南。對于這種現象，沈括雖然不能加以科學的解釋，但他的觀察卻與近代的地磁偏差學說完全符合。

此外，我國民間還有其他不同形式的指示方向的器械，如指南車、指南龜等。

有一個例子就是大發明家馬均與指南車的故事。馬均是三國時魏國人，有一天他與人談起指南車，別人都說古代并沒有什么指南車，書中的記載不可信。馬均表示反對，說：“古代很有可能制造過指南車，只是我們沒有深入去研究罷了。其實，這也并不是多么深奧的事。”別人就說：“先生名均，字德衡。‘均是器物的模型，‘衡可以稱出事物的輕重。可是您說話輕重也不分，難道你能制造出模型嗎?”馬均于是說：“空口爭論有什么用，不如試驗一下。”后來，魏明帝命令馬均制造指南車。結果沒用多長時間，馬均就成功了。他所設計的指南車站著一個木人，不論朝著什么方向行駛，木人的手臂始終指向南方。遺憾的是，史書并未能記載下馬均所制造的指南車的結構。

為了更準確地辨別方向，人們又把指南針與方位盤配合在一起使用，稱為羅盤。方位盤仍然有24個方向，但大多采用圓形。這樣人們就可以明確地知道自己的方位，而不再像原來那樣只能知道一個大概的方向。

指南針的發現具有重大意義，尤其是在航海方面，指南針更是不可缺少的工具。在指南針沒有發明以前，人們主要依據自己的經驗以及靠太陽、月亮、星星等自然物來辨別方向。很明顯，靠這種方法人們只能在沿著海岸線的近海地區活動，到茫茫的大洋深處航行還是一個夢想。指南針被發明并應用于航海后，人們才具備全天候的航行能力，才真正走向寬廣的海洋。

最初，指南針只是作為天文導航的輔助工具，只有在陰雨天氣才拿出來使用。隨著人們對指南針性質以及功能的認識不斷加深，它也逐漸成為主要的導航儀器。航海者特地在船上設置放置指南針的場所，稱為“針房”，并交給有經驗的船員專門掌管。到了元代，指南針已經成了航海的基本裝備之一。

12世紀末13世紀初，指南針由海路傳入阿拉伯，又由阿拉伯人傳到西方。歐洲人對指南針加以改造，把磁針用釘子支在重心處，盡量使支點的摩擦力減少，讓磁針自由轉動。這種經過改造的指南針就更加適宜于航海的需要。大約在明代后期，這種指南針又傳回我國。

指南針的運用，使人們獲得了全天候的航行能力，開創了人類航海新紀元。人類第一次能在茫茫無際的浩瀚海洋上自由馳騁，指南針也因此被喻為“水手的眼睛”。