指引针的理解与误读

1、指南针的理解与误读戴吾三引子清除误区，正确地认识历史，特别是技术发明的历史，培养创新思维，激励我们在 21 世纪做出新的贡献。一、指南针的理解一条线，四个概念 一条线，指的是技术发明路线。从战国到宋代，长达 1400 年。在漫长的发明路线中， 重要的有四个概念，对应四个发明：指南车、司南、指南针、罗盘。其中，最重要的是司南 和指南针。1、指南车 指南车是利用机械指定方向的车子，虽然它和指南针的原理不一样，但这一故事说明， 古人很早就有判定方向的需要。关于指南车的制作在 三国志、晋书舆服志中有记载。用木头雕刻出一个小仙人，安装在车上， 使仙人的手指指向南方， 由于齿轮结构的作用，尽 管车的方向改

2、变，而仙人的手指却一直指向南方。2、司南 磁勺和方形地盘组成的指南仪器，利用磁石的指极性制作，它与机械式 （非磁性） 的指 南车，原理截然不同。司南的出现与古人对磁石的认识有关。古代东西方都对磁石较早形成认识，但中国古 代还认识到指极性。春秋时期，冶铁业兴起，古人在寻找铁矿的过程中，认识了磁石。古书管子，托名齐国相管仲所写，该书地数篇记载： “上有磁石者，下有铜金。 ”这段话也是世界上最早 记载磁石的文字之一。比管子成书稍晚些的吕氏春秋对磁石的吸铁特性有更明确的记载： “慈石召铁， 或引之也”。东汉高诱注吕氏春秋说： “石，铁之母也。以有慈石，故能引其子” 。这里 把磁石的吸铁特性看作是“母子

3、之恋” ，所以汉代以前把磁石写成“慈石” ，意思就是“慈爱 的石头”。磁石利用举例例 1 方士（占卜者）用走失者留下的衣带包块磁石悬挂于水井口，试图对走失者产生 一种神奇的作用，使他能辨清方向而找到回家的路。例 2 秦始皇为了防避刺客暗杀，用磁石建造了阿房宫的北阙门，使身怀刀刃的刺客靠 近门时就被磁石吸住。司南的出现 在早期简单的利用悬挂磁石指南定向的基础上，东汉时出现司南，其具体的描述见东汉 著名学者王充的著作 论衡：“司南之杓，投之于地， 其柢指南。”文中 “杓”是勺子，“地” 是中央光滑的地盘， “柢”是勺的长柄。20 世纪 50 年代，王振铎先生根据论衡中的描述，并参考了有关的出土文物

4、，做出 古代司南的复原（见图） 。司南为何像勺状？这是为象征北斗，中国古代方士对北斗最感兴 趣。地盘为方形，因为古代有“天圆地方”的观念。（3）唐代出现水浮式指南针过去，根据文献记载，学术界公认， 指南针的出现是在北宋初期。 而近年据一些学者的 研究，认为唐代时就已出现水浮式指南针。在唐代文学家段成式的著作酉阳杂俎中有这样的记载：游方僧人随身携带着磁针，到一个寺庙后，就把针放入水缸里观察方向。在段成 式的诗中，也有“勇带磁石针”的吟诵。另外对唐代以后中期以后的墓志铭等资料分析可知， 当时的风水先生为了选择墓室方向，开始使用浮针式的“水罗盘”。3、指南针（1）明确记载关于指南针使用的明确记载，见

5、北宋著名学者沈括所写的梦溪笔谈：方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。水浮多荡摇，指爪及碗唇上皆可为之，运转尤速，但坚滑易坠，不若缕悬为最善。其法，取新纩中独茧缕，以芥子许蜡缀于针腰，无风处悬之，则针常指南。对于指南针的形制，沈括总结了4种不同的装置（见图）。第一种方法可简称为“水浮法”，缺点是“多摇荡”，不够稳定。第二种装置是把磁针放在指甲上，简称为“指甲法”。第三种装置把磁针放在碗的唇口上，简称为“碗唇法”。缺点明显，非常不稳定，用沈括的话说：“坚滑易坠”。第四种装置是用悬丝系住磁针来定向，可称做“缕悬法”，它避免了前面提说的三种方法的缺点，而且运转也很灵活。特别要提出的是，梦

6、溪笔谈中记载指南针所指方向“常微偏东，不全南”，这表明沈括经过观察，发现地磁子午线与地理子午线有一夹角。从地磁学知识知，地磁偏角是随时间、地点而变化的。一般讲，它的值较小，最大的是 20度，一般只有几度。沈括时代，长江下游地区磁偏角约为34度，这么小的角度被观察到，反映出沈括观察是很细致的。西方对磁偏角的发现是在哥伦布海上探险途中的1492年，比沈括发现要晚 400多年。（2）指南针的使用唐文宗开元三年，日本和尚圆仁来中国求法，在他所撰写的入海求法巡礼行记中， 描述了海上遇到阴雨天气时混乱而艰辛的情景：当时海船的航向无法辨认， 众人惊恐，七嘴八舌，幸好遇到一个波绿海浅的地方，但是也不知离陆地有

7、多远，最后只好沉石锚停船，等待天晴。而指南针用于航海之后，不论天气阴晴，航向都可辨认。史籍中最早记载到指南针用于 航海的是在北宋。朱彧（音“育”）在他的萍洲可谈一书中评述了当时广州航海业兴旺 的盛况，同时也记述了中国海船在海上航行的情形，说到：“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦观指南针。”4、指南鱼指南鱼是用地磁场磁化法做成的。 详细记载见北宋初年曾公亮主持编纂的 武经总要， 这是一部大型的军事著作， 书中说到行军辨认方向要用指南鱼。 指南鱼的具体做法是： 用薄 铁片剪成小鱼形，长二寸宽五分，把小铁鱼放入炭火中加热到通红， 而后用铁钳夹出蘸入凉水盆中。放入的方向和角度都有严格要求，鱼尾要正

8、对子位方向（即北方） ，要下倾一点，冷却后取出，密器收之。用的时候把鱼放在水碗中，则鱼的头部会指向南。郑和下西洋对指南针的使用 大规模的远海航行是罗经指向、 天文定位、 计程计速等航海技术的综合运用， 郑和的随 行人员巩珍所写的西洋番国记中，特别提到指南针的作用： “浮针于水，指向行舟。 ” 船舶用罗盘确定的自身航行的方位，叫做针位。沿着前进所航行的轨迹，便叫做针路。 明代所用的罗经仍为 24 个针路，若与现代罗经相对应时，每一个方位相当于 15°。但若将 两字之间的“夹缝针”合计在内，则共有 48 个向位，每一个向位相当于 7.5 °。航行方向 确定后，船舶航行的时间和距

9、离，便用更来计算。 “更”是海上航行的计时单位，又是计程 单位。郑和航海图上标注航行针路，中途有若干次转向。在西洋番国记中强调了针位、针 路与计更技术对保证海上安全航行的重要意义。指南针的西传 我国的指南针大约在 13 世纪初经过阿拉伯传入欧洲的。宋代我国的航海业已经相当发 达，当时的泉州、广州都是世界一等大商港，中国船只不但船身大，结构坚，而且航速 快，又有指南针指航，阿拉伯商人都乐意换乘中国船只。欧洲对指南针的改进14 16 世纪，欧洲航海罗盘出现了一种现在称作“万向支架”的常平架，它是由两个 铜圈组成， 两圈的直径略有差别，使小圈正好内切于大圈，并且用枢轴把它们联结起来，然 后再由枢轴把它们安在一个固定的支架上。 旱罗盘就挂在内圈中， 这样，不论船体怎么摆动， 旱罗盘总能始终保持水平状态。二、指南针的误读1、认为司南体型很大，和家用汤勺差不多，甚至还大，这是不对的。2、把司南与指南针混淆。奥运开幕式丝路表演中也犯这种错误。3、认为西方凭借中国式的指南针进