從司南到指南針的發明

指南針是一種判別方位的簡單儀器，又稱指北針。而它的前身是在2000 多年前的戰國時期就被人們發明出來的司南。

遠在春秋戰國時期，由于正處在奴隸制社會向封建社會過渡的大變革時期，生產力有了很大的發展，特別是農業生產更是興盛發達，因而促使了采礦業、冶煉業的發展。在長期的生產實踐中，人們從鐵礦石中認識了磁石。

司南就是人們利用磁體的南北指極性發明出來的，這是世界上最早的磁性指向儀器。它形狀和勺子相仿，用天然磁石雕琢而成，勺底為球面體，勺呈橢圓狀，勺柄通體漸漸縮成柱狀，并使整個勺的重心恰好落到勺底的正中，勺底被打磨得很光滑。勺被置于一個光滑的地盤之上。地盤是銅質或涂漆木制盤，形狀內圓外方，中央是平滑圓槽，框上刻劃出定向的刻度以示二十四方位。使用時，先把地盤放平，再把磁勺放在中間使之轉動，待旋轉的磁勺慢慢靜止下來時，勺柄就會大體停止在指南的方位上。

由于司南是用天然磁石制造的，在磁石來源、磨制工藝和指向精度上都受到了很多限制。到了北宋時期，人們掌握了人工磁化金屬的方法，于是利用人造的磁鐵片制成了在性能和使用上比司南先進的指南魚。制作方法和原理是：把一片薄而平的鐵皮剪成長約7厘米，寬約1.5厘米的魚的形狀，放在炭火中燒得通紅，然后用魚嵌夾著魚頭，讓魚尾正對著地球磁場方向。這樣，鐵魚內部被燒得處于活動狀態的磁疇就順著地球磁場方向排列，再把磁化后的鐵魚迅速浸入冷水中，磁疇的規則排列就馬上固定下來。這時，再把小魚浮在水面平靜的碗中，魚頭魚尾就可以指南北了。

在指南魚發明后不久，古代的風水先生首先發明了指南針。人們利用天然磁石反復摩擦鐵針，使受磨的鐵針磁化，具有了指南性。磁針成為一種新的指向工具，便是指南針了。北宋著名政治家和科學家沈括的著作《夢溪筆談》中詳細記載了指南針的幾種使用方法：使磁針橫貫燈芯后浮在水面上；架在碗沿或者平滑的指甲上；用細絲懸掛于無風處等等。

為了使用方便，人們將指南針與刻度相配合，裝置而成一種具有辨正方向的儀器，即羅盤。羅盤又分為水羅盤和早羅盤。水羅盤采用浮針的方法，旱羅盤不借助水的浮力，用一個支軸的尖端頂在磁針的中部，使磁針平衡旋轉。其設計結構已然和現代羅盤儀基本沒什么區別。

南宋時期旱羅盤的出現，賦予了世界航海事業劃時代的意義，它為航海者帶來極大的方便，成為航海家的必備之物。鄭和七次下西洋、哥倫布對美洲大陸的發現和麥哲倫的環球航行，都與其應用分不開。而指南針作為中國歷史上的偉大發明之一，也是中國對世界文明發展做出的一項重大貢獻。