“水手的眼睛”

歐　陽

相信大家都知道指南針是我國古代的四大發(fā)明之一，但它是怎么被發(fā)明的?都有哪些形態(tài)?這恐怕不是每個人都知道的了。

其實，我們現(xiàn)在所說的指南針是指向儀器的總稱，在歷史的不同時期，它有著不同的形態(tài)和名稱。

說起指南針的歷史，我們甚至可以追溯到遠古的神話。

相傳黃帝的時候，他曾與蚩尤進行過好幾次大規(guī)模的戰(zhàn)爭。蚩尤銅頭鐵額。神勇無比，而且還會使用妖術(shù)。在同黃帝作戰(zhàn)的時候，蚩尤降下漫天大霧，黃帝的軍隊都失去了方向。正在危險的時候，在仙女的幫助下，黃帝制造出了指南車，借助于指南車，黃帝率領(lǐng)軍隊沖出了重重迷霧的阻擋，最終打敗了蚩尤，贏得了戰(zhàn)爭的勝利。

黃帝的故事可能還只是傳說，不過在戰(zhàn)國時，智慧的中國人民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(zhuǎn)。地盤的形狀為方形，也叫羅經(jīng)盤，四周刻有8干、12支以及四維，一共24個方向。使用的時候，先把“地盤”平穩(wěn)地放置，把司南放在上面，輕輕一撥，司南就轉(zhuǎn)動起來，等停下來的時候勺頭所指向的就是北方，勺柄所指向的就是南方。

由于制造司南需要天然的磁石，而這種磁石很少；并且在雕琢的過程中，要準確地找出極向也不是一件易事；加之在轉(zhuǎn)動過程中，司南與地盤有摩擦，也影響了它的準確性。因此，這種原始的指南針并沒有被推廣。

隨著生產(chǎn)以及生活的需要，人們不斷地對指南儀器加以改進。到了宋代，人工磁化制造指南針的方法被發(fā)明，指南針制造技術(shù)躍上了新臺階。

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”就造成了。使用的時候，先將一只碗盛滿水，利用水的表面張力將指南魚浮在水面上。平靜下來，魚頭所指向的便是北方，魚尾指向的就是南方。

其實，這種制造方法主要是利用了地球磁場的作用。由于高溫加熱，鐵片中的分子運運加速，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；水的阻力也比司南與地盤的摩擦力小得多，就更加準確了。

在使用的過程中，人們發(fā)現(xiàn)，其實并不一定要制造成魚的外形。于是，指南“針”就誕生了。沈括在《夢溪筆談》中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(fù)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(zhuǎn)，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時所指的南北方向就不太準確了，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(fā)現(xiàn)，指南針所指示的方向常常略偏東，而并非正南。對于這種現(xiàn)象，沈括雖然不能加以科學(xué)的解釋，但他的觀察卻與近代的地磁偏差學(xué)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?shù)取?/p>

前面我們說了黃帝制造指南車的故事，這里再講一個大發(fā)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。可是您說話邊輕重也不分。難道你能制造出模型嗎?”馬均被激怒了，說：“空口爭論有什么用，不如試驗一下，就可以見分曉了。”

別人將這件事報告魏明帝。于是，魏明帝命令馬均制造指南車。經(jīng)過刻苦鉆研，沒用多長時間，馬均就成功了。他所設(shè)計的指南車上站著一個木人，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，史書并未記載下馬均所制造的指南車的結(jié)構(gòu)，具體情況如何，我們就不得而知了。

另外，還有一種指南龜。指南龜就是把一塊天然的磁石塞進木刻的龜腹中，在龜腹下方挖一個內(nèi)壁光滑的小穴，用一根尖竹釘頂住小穴支撐指南龜，使之保持平衡。指南龜就會自由地在竹釘上旋轉(zhuǎn)，從而指示出方向。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(fā)現(xiàn)意義重大，尤其是在航海方面，指南針更有著不可替代的作用。在指南針發(fā)明之前，人們主要依據(jù)自己的經(jīng)驗，以及靠太陽、月亮、星星等自然物來辨別方向。很明顯，這種方法使得人們只能在沿著海岸線的近海地區(qū)活動，到茫茫的大洋深處進行航行只能是一個夢想。指南針發(fā)明后很快就被應(yīng)用于航海，人們這才具備全天候的航行能力，開始真正走向?qū)拸V的海洋。

最初，指南針只是作為天文導(dǎo)航的輔助工具，只有在陰雨天氣時才拿出來使用。隨著人們對指針性質(zhì)以及功能的認識不斷加深，它也越來越成為主要的導(dǎo)航儀器。航海者特意在船上設(shè)置放置指南針的場所，稱為“針房”；并交給有經(jīng)驗的船員專門掌管，其他人不能隨便進入。到了元代，指南針已經(jīng)成了航海的基本裝備之一，如果沒有指南針就貿(mào)然出海，會被看成是一件不可思議的事情。

大約在12世紀末13世紀初。指南針由海路傳人阿拉伯，又由阿拉伯人傳到播到西方。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(zhuǎn)動。由于磁針有了支點，不再需要漂浮在水面之上，這種經(jīng)過改造的指南針就更加適宜于航海的需要。

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