指南針發(fā)明軼事

歐陽(yáng)軍

四大發(fā)明之一的指南針的歷史，我們甚至可以追溯到遠(yuǎn)古的神話。相傳黃帝曾與蚩尤進(jìn)行過(guò)幾次大規(guī)模的戰(zhàn)爭(zhēng)。蚩尤銅頭鐵額，神勇無(wú)比，而且還會(huì)使用妖術(shù)。同黃帝作戰(zhàn)時(shí)，蚩尤降下漫天大霧，黃帝的軍隊(duì)都失去了方向，危急關(guān)頭，在仙女的幫助之下，黃帝制造出了指南車，借助于指南車，黃帝率領(lǐng)軍隊(duì)沖出了重重迷霧的阻擋，最終打敗了蚩尤，贏得了戰(zhàn)爭(zhēng)的勝利。

如果說(shuō)黃帝的故事還只是傳說(shuō)，那么至遲在戰(zhàn)國(guó)時(shí)，智慧的華夏民族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，四周刻有八干、十二支以及四維，一共24個(gè)方向。使用的時(shí)候，先把“地盤”放置平穩(wěn)，把司南放在上面，輕輕一撥，司南就轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，等停下來(lái)的時(shí)候勺頭指向的就是北方，勺柄指向的就是南方。

由于制造司南需要的天然磁石非常少見，且在雕琢過(guò)程中，要準(zhǔn)確地找出極向也不是一件易事，再加之在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，司南與地盤的摩擦影響了它的準(zhǔn)確性。因此，這種原始的指南針并沒(méi)有被推廣。

隨著生產(chǎn)以及生活的需要，人們不斷地對(duì)指南儀器加以改進(jìn)。宋代時(shí)發(fā)明了人工磁化制造指南針的方法，這標(biāo)志著指南針制造技術(shù)的又一個(gè)飛躍。

當(dāng)時(shí)，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(duì)著南北方向，然后，急速把魚尾浸入水中。這樣，一個(gè)“指南魚”就制成了。使用時(shí)，先將一只碗盛滿水，利用水的表面張力使指南魚浮于水面。待水面平靜后，魚頭指向的是北方，魚尾指向的是南方。

這種制造方法主要利用的是地球磁場(chǎng)的作用。由于高溫加熱，鐵片中的分子運(yùn)動(dòng)加速，受到地球磁場(chǎng)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，水的阻力也要比司南與地盤的摩擦力小得多，就更加準(zhǔn)確了。

隨著時(shí)間的推移，人們發(fā)現(xiàn)其實(shí)并不一定要制造成魚的外形，使用磁針會(huì)更方便。于是，指南“針”誕生了。沈括在《夢(mèng)溪筆談》中就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(jiǎn)便，而且體積更小，被磁化的程度更強(qiáng)，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(huì)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，停止下來(lái)的時(shí)候，所指的就是南北方向。但是在漂泊不定的船上，將指南針?lè)旁谥讣妆成匣蛘咄肟谏隙疾惶?guī)定，因此沈括建議在指南針的中部用少許蠟粘上一根細(xì)線，于無(wú)風(fēng)處懸掛起來(lái)。這樣，即使在航海的過(guò)程中也可以使用了。此外，沈括還發(fā)現(xiàn)，指南針?biāo)甘镜姆较?，常常略偏東，并非正南。對(duì)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(shuō)完全符合。

此外，我國(guó)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>

有一個(gè)例子就是大發(fā)明家馬均與指南車的故事。馬均是三國(guó)時(shí)魏國(guó)人，有一天他與人談起指南車，別人都說(shuō)古代并沒(méi)有什么指南車，書中的記載不可信。馬均表示反對(duì)，說(shuō)：“古代很有可能制造過(guò)指南車，只是我們沒(méi)有深入去研究罷了。其實(shí)，這也并不是多么深?yuàn)W的事?！眲e人就說(shuō)：“先生名均，字德衡?！瞧魑锏哪Ｐ停饪梢苑Q出事物的輕重。可是您說(shuō)話輕重也不分，難道你能制造出模型嗎?”馬均于是說(shuō)：“空口爭(zhēng)論有什么用，不如試驗(yàn)一下?！焙髞?lái)，魏明帝命令馬均制造指南車。結(jié)果沒(méi)用多長(zhǎng)時(shí)間，馬均就成功了。他所設(shè)計(jì)的指南車站著一個(gè)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，史書并未能記載下馬均所制造的指南車的結(jié)構(gòu)。

為了更準(zhǔn)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(gè)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(lái)那樣只能知道一個(gè)大概的方向。

指南針的發(fā)現(xiàn)具有重大意義，尤其是在航海方面，指南針更是不可缺少的工具。在指南針沒(méi)有發(fā)明以前，人們主要依據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)以及靠太陽(yáng)、月亮、星星等自然物來(lái)辨別方向。很明顯，靠這種方法人們只能在沿著海岸線的近海地區(qū)活動(dòng)，到茫茫的大洋深處航行還是一個(gè)夢(mèng)想。指南針被發(fā)明并應(yīng)用于航海后，人們才具備全天候的航行能力，才真正走向?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，只有在陰雨天氣才拿出來(lái)使用。隨著人們對(duì)指南針性質(zhì)以及功能的認(rèn)識(shí)不斷加深，它也逐漸成為主要的導(dǎo)航儀器。航海者特地在船上設(shè)置放置指南針的場(chǎng)所，稱為“針?lè)俊?，并交給有經(jīng)驗(yàn)的船員專門掌管。到了元代，指南針已經(jīng)成了航海的基本裝備之一。

12世紀(jì)末13世紀(jì)初，指南針由海路傳入阿拉伯，又由阿拉伯人傳到西方。歐洲人對(duì)指南針加以改造，把磁針用釘子支在重心處，盡量使支點(diǎn)的摩擦力減少，讓磁針自由轉(zhuǎn)動(dòng)。這種經(jīng)過(guò)改造的指南針就更加適宜于航海的需要。大約在明代后期，這種指南針又傳回我國(guó)。

指南針的運(yùn)用，使人們獲得了全天候的航行能力，開創(chuàng)了人類航海新紀(jì)元。人類第一次能在茫茫無(wú)際的浩瀚海洋上自由馳騁，指南針也因此被喻為“水手的眼睛”。