指南針的百年傳奇

邵紅勝 邵紅能

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，指南針也因此被喻為“水手的眼睛”。

指南針是我國古代四大發明之一，是中華民族對世界文明發展做出的偉大貢獻。

早在先秦時期，我國的勞動人民就已經對磁現象有了初步認識。人們在探尋鐵礦的時候，常常在周圍遇到磁鐵礦，即磁石。《管子·地數》中記載：“上有慈石者，其下有銅金。”同時，人們也發現了磁石的吸鐵特性。《呂氏春秋》也有類似的記載：“慈石召鐵，或引之也。”古人稱“磁”為“慈”，把磁石吸引鐵看作慈母對子女的吸引，并認為：“（磁）石，鐵之母也。以有慈，石故能引之。”

聰慧的先民們在發現了磁石的吸鐵性后，進而又發現了磁石的指極性。地球如同一塊巨大的磁鐵，具有強大的磁性。地球的南北兩端在磁極的作用下被無形的磁場連接著，磁石靜止時，受地球磁場影響自然地指向南北。人們利用磁石的這種特性，把天然磁石雕琢成勺形，并命名為“司南”。這是我國古代最早的可以辨別方向的儀器，也就是指南針的雛形。據《鬼谷子》記載，“鄭人之取玉也，必載司南之車，為其不惑也”。從中可以看出，鄭人去“取玉”，必須帶上司南，就是為了避免迷失方向。到了漢代，司南的外形被進一步完善。能工巧匠把磁石打磨鑿雕成一個勺形，放在由青銅制成的光滑如鏡的底盤上，再鑄上表示方向性的刻紋。磁勺在底盤上停止轉動時，勺柄指的方向就是正南，勺口指的方向就是正北。東漢思想家王充在他的著作《論衡》中明確指出：“司南之杓，投之于地，其柢指南。”

唐代以后，司南奇跡般地銷聲匿跡了，因為磁針已經問世了。司南是人們用天然的磁石琢制而成的，制造過程艱難，受外部因素影響較大，攜帶也不方便。在司南應用的基礎上，人們發現用磁石沿一個方向多次摩擦過的鋼針等物也具有指示方向的特性，這就是磁針。北宋科學家沈括在《夢溪筆談》中記載：“方家以磁石磨針鋒，則能指南。”有了磁針，人們開始廣開腦洞，發明了各式各樣可以指示方向的器具，“指南魚”“指南龜”就是其中非常有趣的發明。

初期的指南針大多沒有用于固定磁針的方位盤裝置，所以使用起來不是特別方便。沈括在《夢溪筆談》中記錄了四種安置磁針的方式：水浮法、碗唇法、指甲法和縷懸法。其中最典型的器具是水浮針，就是把磁針放在有水的碗里來指示方向。

隨著指南針的應用越來越廣泛，人們很快就將磁針和方位盤結合起來，“羅盤”就出現了。羅盤有水羅盤和旱羅盤之分。水羅盤在凹槽內注水以放置磁針，中間盛水放針的部位被稱為天池，天池周圍刻寫了24個字，表示24個方位。旱羅盤上刻度精細，標明方位和八卦，磁針采用中軸式支撐，磁針轉動起來更加自由，方位指示也更加精確。

水羅盤問世后，很快便被應用于航海之中。宋代的造船業、航海業高度發達，船只航行在茫茫大海上，最怕迷失方向，非常需要一種可靠的指示方向的工具。而指南針制造簡單，攜帶方便且指示方向準確、可靠，迅速成為航海的必備神器。

我國的指南針大約于12世紀傳到阿拉伯國家和歐洲地區，極大地促進了世界航海事業及整個人類社會的發展。在船舶誕生之初，人類大抵只敢在近處航行。因為茫茫的大海之上并沒有多少明顯的標志，人很容易迷失方向。波浪和魚，來了又去，日升月落，周而復始。在晴朗的夜晚，人們還能通過頭頂的星空大致弄清自己在海面上的方位，然而一旦烏云密布，漂泊在海上的船只便只能聽天由命了。

在指南針出現之前，燈塔基本上扮演著海上“指南針”的作用。海上的航行者一路觀察沿岸的燈塔，就可以很容易地識別自己所在的位置和方向。世界上第一座燈塔位于號稱“世界的十字路口”的亞歷山大城，由埃及國王托勒密二世建于約公元前270年。這座龐大的建筑高約135米，既可為進入亞歷山大港的船只指引方向，又可彰顯埃及法老的顯赫名聲。若在接近燈塔頂部的地方燃火，從海上約40千米以外就可以看到火光。這座被譽為世界奇跡的燈塔一直屹立到13世紀，最終被一場罕見的大地震摧毀了。

對人類航海史來說，指南針無疑是一個劃時代的標志。正如英國學者李約瑟在《中國科學技術史》中所說，指南針在航海中的應用，“是航海技藝方面的巨大改革”，它把“原始航海時代推至終點”，“預示計量航海時代的來臨”。

馬克思認為，火藥、指南針、印刷術是“預告資產階級社會到來的三大發明”，“火藥把騎士階層炸得粉碎，指南針打開了世界市場并建立了殖民地，而印刷術則變成新教的工具。總的來說變成了科學復興的手段，變成對精神發展創造必要前提的最強大的杠桿”。指南針的應用所開辟的新航線更加快捷、方便，使貿易成本大大降低，地球仿佛突然之間被“縮小”了，各種動物和植物都可以隨著人類一起漂洋過海，人類世界因此發生了巨大的變化。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，指南針也因此被喻為“水手的眼睛”。

時至今日，旅行、徒步、登山等戶外活動十分盛行，指南針依舊為戶外運動愛好者指引方向，畢竟在荒無人煙的偏遠地區，萬能的導航也可能不再萬能。地圖和指南針在現代社會仍然發揮著至關重要的作用。

知識拓展：

指南魚

利用地球磁場使鐵片磁化，即把燒紅的鐵片放置在子午線的方向上。鐵片燒紅后，溫度高于居里點，鐵片中的磁疇便瓦解而成為順磁體，蘸水淬火后，磁疇又形成，但在地磁場作用下磁疇排列有方向性，故能指南北。這種人工傳磁方法制成的指南魚比司南的使用方便多了，只要有一碗水，把指南魚放在水面上就能辨別方向了。——摘自《宋代科技成就》邵慶國 主編

指南龜

將一塊天然磁石安裝在木刻的指南龜腹內，在木龜腹下挖一小孔，對準了放在頂端尖滑的竹釘子上。這實質上等于設置了一個固定旋轉支點，而保證木龜自由轉動以指南。——摘自《中華文明之光：科學技術卷》史樹青 主編

水浮指南與縷懸指南

水浮指南與縷懸指南，是中國古代將磁化后的鋼針進行裝置的兩種方法。屬于指南針不斷改進、完善過程中的階段性裝置。前者是把磁針貫穿以燈芯（一種點油燈用的植物莖心）浮在水面上靜止時指南，從而得以判斷方向；后者是用獨繭單絲以蠟固定于磁針重心處，使磁針懸掛起來后保持水平的指南裝置，待針轉動靜止后而指南北。——摘自《中華文明之光：科學技術卷》史樹青 主編