|
來源: 中國經濟網 指南針的發明年代很早，已經有兩千多年的歷史。我國古籍中，有關指南針的記載很多。在這裡，我們只就指南針的發明歷史和它對人類的重大貢獻，以及我國古代關於磁學方面的初步知識，作一簡單的介紹。
關於指南針
指南針是利用磁鐵在地球磁場中的南北指極性而製成的一種指向儀器，它和以齒輪結構的機械指南車不同。
我們現在所說的指南針是個總的名稱，在各個不同的歷史發展時期，它有不同的形體，也有不同的名稱，如司南、指南魚、指南針和磁羅盤等等。
關於指南針的最初發明者和發明年代現在無可查考。但是有一點是清楚的：指南針是我國古代勞動人民在長期的生產實踐中集體智慧的結晶。
指南針的發展和演變
指南針大約在我國戰國時期就已經出現了。最初的指南針是用天然磁石製成的，樣子像一隻勺，底圓，可以在平滑的『地盤』上自由旋轉，等它靜止的時候勺柄就會指向南方。占人稱它『司南』。東漢的王充，在他的【論衡・是應篇】中曾說：『司南之杓，投之於地，其柢指南。』這裡的『地』，是指漢代蛘嫉姆叫巍暗嘏獺保地盤四周刻有八千(甲、乙、丙、丁、庚、辛、壬、癸)和十二支(子、丑、寅、卯、辰、已、午、未、申、西、戌、亥)，加上四維(乾、坤、糞、民)，共二十四向，用來配合司南定向。從戰國、秦漢、六朝以至隋唐的古籍中。有不少關於司南的記載。如【韓非子・有度篇》裡有『先王立司南以端朝夕』的話，『端朝夕』就是正四方的意思。【鬼谷子・謀篇》裡也記載說，『鄭人取玉，必載司南，為其不惑也。』就是說鄭國的人到遠處去采玉，就帶了司南去，以便不迷失方向。
古代的司南是用天然磁石經人工用琢玉的辦法琢磨成的。我國商周時期琢玉工人的技術已經很精湛，至遲在春秋時期就已經能把硬度五到七的軟玉和硬玉琢製成各種形狀的玉器，因此也能夠把硬度只有五・五到六・五的天然磁石製成形體比較簡單的司南來。
由於天然磁石在琢製成司南的過程中不容易找出準確的極向，而且也容易因受震而失去磁性，因而成品率低。同時也因為這樣琢制出來的司南磁性比較弱，而且在和地盤接觸的時候轉動摩擦阻力比較大，效果不很好，因此這種司南未能得到廣泛的使用。
隨着社會生產力的不斷發展，科學技術的不斷進步，航海業的不斷擴大和發展，製造出一種比司南更好的指向儀器不但成為必要，而且也有了可能。在經過勞動人民長期的生產實踐和反覆多次的試驗之後，人們終於發現了人工磁化的方法，這樣就產生了更高一級的磁性指向儀器。
北宋初年由曾公亮主編的一部軍事著作【武經總要】和由著名的科學家沈括撰寫的【夢溪筆談》裡，分別介紹了指南魚和指南針。指南魚是用薄鐵葉裁成魚形，然後用地磁場磁化法，使它帶有磁性(詳後)。在行軍需要的時候，只要用一隻碗，碗裡盛半碗水，放在無風的地方，再把鐵葉魚浮在水面，就能指南。但是這種用地磁場磁化法所獲得的磁體磁性比較弱，實用價值比較小。另一種指向儀器是指南針，它是以天然磁石摩擦鋼針製得。鋼針經磁石摩擦之後，便被磁化，也同樣可以指南。沈括根據他的見聞，在【夢溪筆談】卷二十四里說道：『方家以磁石磨針鋒，則能指南。』直到十九世紀現代電磁鐵出現以前，幾乎所有的指南針都是採用這一種人工磁化法製成的。這時，指南針在它的發展史上已經跨過了兩個發展階段――司南和指南魚，發展成一種更加簡便、更有實用價值的指向儀器。以後各種名目繁多的磁性指向儀器，就都以這種磁針為主體，只是磁針的形狀和裝置法有所變化罷了。
關於磁針的裝置法，沈括親自做了四種實驗：把磁針橫貫燈芯浮水上，架在碗沿或指甲上，以及用縷絲懸掛起來。
沈括這四種實驗，概括起來是屬於三種類型：一是水浮法，二是支點旋轉法，三是縷絲懸掛法。沈括認為，『水浮多盪搖，』碗沿或指甲『堅滑易墜』，而以『縷懸為最善』。其實這三種方法各有優點，它們在後來都有不同程度的發展，都在實際中得到不同程度的用。而且前兩種的應用還更加普遍。特別是水浮法，在我國指南針發展史上占有重要的地位。從已經發現的古代文獻和地下出土文物可以看出，我國從兩宋起，曆元、明到清初，水浮法指南針在航海上和堪輿上都一直使用。有的還使用到清代的中後期。這種水浮法，據宋代寇宗](shì)的【本草衍義】、元代程的【三柳軒雜記】所說，是用燈芯或其他比較輕的物體做浮標，讓磁針貫穿而過，使它浮在水面而指南。如滋針裝置實驗示意圖的(1)所示。解放後在河北磁縣、江蘇丹徒、遼寧大連等地，陸續發掘出一批元代的『王』字瓷碗。碗腹內底畫有三大點，中間穿一細劃，樣子像個『王』字。據王振鋒考證①，這三點一划是表示『指南浮針』，中間的直線表示磁針，三大點表示和燈芯草有共同作用的浮標。這『王』字的繪畫是有用意的。一個是為了表明這碗是專為浮針用的(在大連市出土的三個『王』字瓷碗底部圈足里都墨書一個正楷的『針』字，就是為了標明這碗是針碗)。另一個可能是為了標明磁子午方向，在一定程度上起了方位盤的作用。 | 
桂公網安備 45010302003000