中國古代科學技術歸屬的悖謬

錢斌 李彥燃

摘?要：長期以來，學術界一直使用西方的觀念體系來研究中國古代科技，將其納入經驗科學的范疇。而對所謂“李約瑟難題”的解析，也簡單地認為是中國缺少實驗科學的基礎。對指南針的研究表明，使用西方概念來研究中國問題，既不客觀也很不恰當。中國古代科技的特點與歐洲迥乎不同，亟待依照本國的文化體系傳承、科技發(fā)展路徑，并借鑒西方研究成果，建構自己的一套觀念體系，以便樹立文化的自尊和自信，并梳理出民族文化和科技傳統(tǒng)，促進當代中國科技的發(fā)展。

關鍵詞：經驗科學;李約瑟難題;指南針;沈括;古代科學技術

中圖分類號：G32;N04?文獻標識碼：A?DOI：10.3969/j.issn.1673-8578.2020.06.020

Abstract： For a long time， academia has used Western concept systems to study ancient Chinese science and technology， and included it in the category of empirical science. The analysis of the so-called “Needham problem” is also simply regarded as the lack of experimental science in China. Research on compass shows that using Western concepts to study Chinese problems is neither objective nor very appropriate. The characteristics of ancient Chinese science and technology are very different from those in Europe， and it is urgent to build a set of concepts based on the inheritance of the country's cultural system and the development path of science and technology， and learn from Western research results， in order to establish cultural self-esteem and self-confidence， and sort out cultural and scientific and technological traditions， and promote the development of contemporary Chinese science and technology.

Keywords： empirical science; Needham Problem; compass; Shen Kuo; ancient science and technology

長期以來，對于中國古代科技成就的認識，學術界是比較一致的，即認為其大體屬于經驗科學的范疇。沿著這樣的思路，在解析所謂“李約瑟難題”時，人們似乎可以找到一個明確的答案：因為中國古代長期停滯在經驗科學層面，自然不可能產生以實驗科學為基礎的近代科技。“經驗科學”“實驗科學”是西方的概念，使用這些概念來研究中國古代科技，只是一個學術問題，不宜臧否。然而任何一項研究都有其社會屬性，這就涉及用西方觀念體系來研究東方文明是否客觀公正，是否全面深刻，涉及東方文明的文化尊嚴與文化自信。學術界一些相關的爭論（如“中國古代到底有沒有科學”等），也就由此產生。在觀念層面探討對中國古代科技的研究，是學者較少關注的領域。本文以“四大發(fā)明”之一的指南針為例，探討其被納入經驗科學范疇的客觀性、恰當性問題，以提請學術界對中國科學技術史研究元理論的注意，并呼喚民族特色研究范式的建立。

一?經驗科學的概念與中國學者的運用

概念“是我們認識事物的工具”[1]，是我們進行科學研究首先要搞清楚的。概念經常表現(xiàn)為對一個事物質的規(guī)定性，這種規(guī)定性是指研究的對象和其所包含的特定范疇。

1.經驗科學與實驗科學

經驗科學這個概念，一般來說是指我們通過觀察實驗、生產實踐等經驗方法來獲取知識，不過沒有上升到理論的抽象、概括和系統(tǒng)的說明。 經驗科學一方面依賴文獻，另一方面重視推理，這是其兩大重要特征。

經驗科學往往存儲著大量書籍和過去的心得體驗，比較依賴過往的文獻信息。前人的智慧經驗經過不斷積累，才在某個時刻發(fā)生質變。經驗科學也比較重視推理。例如在古代醫(yī)學中，針對某種癥狀，大概可以用某種藥品得到某種對應的結果，就是推理。不過這種推理所依據的，主要還是經驗，因此可稱為“經驗推理”。當然，經驗思維的缺點是顯而易見的，往往伴隨著不能應付新的情境、產生一些錯誤信念和容易養(yǎng)成心智惰性等問題。

與經驗科學對應的實驗科學，往往是指用實驗的方法來研究自然事物，探尋自然事物的原理與規(guī)律。羅吉爾·培根首先提出了“不憑借實驗則任何事物也不可能深刻認識”的實驗科學觀點[2]，他認為唯有此法，才能將現(xiàn)象的真理和符咒巫術有所區(qū)別。在他的影響下，弗蘭西斯·培根在重視理性作用的同時，也強調了實驗在科學研究中的重要位置，最終建立了實驗歸納法，這種新的科學方法推動了科學從中古時代向近代的轉變。

比起歷史悠久的經驗科學，實驗科學的誕生是相當晚的。但取得了重大的進步，人們可以通過實驗來檢驗假說的正確與否，這使得自然科學有了獨立的實踐基礎，因而受到廣泛信賴。實驗科學雖然誕生較晚，但起步之后卻發(fā)展得非常迅速，遂在16—19世紀形成了自然科學的一次大飛躍。其影響如此深遠，以致如今一提起科學，人們就認為是指實驗科學。

但是需要指出的是，西方學者對于“經驗科學”的概括基礎并不扎實。他們引以為傲的古希臘文明，是輸入地中海東岸原生文明的一種次生文明，而后才初步形成了自己的科學傳統(tǒng)。中世紀的歐洲，自然科學并不發(fā)達，其所采用的科學方法也非常簡陋，并且因為長期的神學壓制，科學傳統(tǒng)也沒有得到很好的繼承，其對世界科技的貢獻也較低。反倒是來自阿拉伯世界的技術成果和科學思想，甚至是來自遙遠中國的發(fā)明（如“四大發(fā)明”），對其科技發(fā)展產生了重大影響，這種影響一直延續(xù)到歐洲近代自然科學發(fā)展的早期。因此，自身水平較低，又長期受到異質文明影響的古代歐洲科技是否可以界定為“經驗科學”，乃至于將這個概念推廣到世界范圍的古代科技，這是存在很大疑問的。

除了以偏概全的缺陷，經驗科學概念的內涵也有很大的不足。中國在科技傳統(tǒng)上，是重視實用的，因此“技術發(fā)達”是古代科技的典型特征之一。因社會需求導致技術進步，因技術進步推動科學認知，這是有別于西方的“第三條”獲取知識的道路。即便是觀察實驗，中國學者也往往會通過實驗科學的“介入式”方法來獲取研究成果。與西方從實踐到理論自下而上的抽象、概括不同，中國學者往往是在相同的理論認知的前提下，去共同構建統(tǒng)一的理論體系，而不是僅僅停留在知識層面。因此，將自身獨立演化、并且有著悠久科技傳統(tǒng)的古代中國科技簡單地概括為“經驗科學”，難免產生謬誤。后文將對此展開討論。

2.中國學者對“李約瑟難題”的研究

在近代自然科學發(fā)展的潮流中，中國卻時常淡出人們視野，即使中國古代科技“遠遠超過同時代的歐洲，特別是在15世紀之前更是如此”[3]。緣何中國古代的科技傳統(tǒng)與歐洲的近代科學演變相去甚遠？這就是被人們時常討論的“李約瑟難題”。對于“李約瑟難題”的解析，中國學者的思想方法頗值得玩味。

1915年，任鴻雋發(fā)表了《說中國無科學之原因》一文，指出：“吾國之無科學，第一非天之降才爾殊，第二非社會限制獨酷，一言以蔽之曰，未得研究科學之方法而已?！比硒欕h認為，阻礙中國科學發(fā)展的原因，既非人才的匱乏也非制度的桎梏，究其根源，只在“未得研究科學之方法”[4]。至于這種科學方法是什么，他認為就是培根所創(chuàng)立的實驗歸納法，所謂“無歸納法則無科學”。因此，以實驗方法為基礎的科學之所以沒有在中國產生，在他看來是因為中國“未得研究科學之方法”。

任鴻雋的觀點很有代表性。20世紀初，中國科學家在汲取西方知識體系的同時，將西方觀念體系也全盤接受，表現(xiàn)出對中國古代科技的否定態(tài)度，這種傾向至今在中國科學界依然存在?？茖W家以西方科技自身演進邏輯來關照中國古代科技的發(fā)展，認為處于經驗科學水平的中國古代科技，由于種種原因，是不可能衍生出實驗科學的。這種認識其實存在這樣一個前提：世界科技的發(fā)展是一元的，包括中國在內的各國科技，都應該按照西方那樣去發(fā)展。因此，“李約瑟難題”產生的原因，是中國科技沒有西方那樣的發(fā)展條件。

中國思想界的認識與科學界相當一致。1917年，胡適曾在個人的博士論文《先秦名學史》中指出：“程朱對于‘格物的解釋十分接近歸納方法，但存在缺陷?！?[5]他認為科學方法有兩個重要部分：一是假設，二是實驗。宋儒講格物全不注重假設，但沒有假設，何來實驗？他認為即使是在中國古代科技成就巔峰時期的宋朝，實驗論證的科學思想也沒有正式形成。1922年，馮友蘭在《國際倫理學雜志》上發(fā)表的《為什么中國沒有科學——對中國哲學的歷史及其后果的一種解釋》一文，觀點與胡適相同。

直到當下，思想界的學者仍有這樣的總體認識：中國古代科技具有直觀經驗性，雖然成就卓著，但基本是對直觀經驗的概括;在做出發(fā)明創(chuàng)造后，并沒有上升到理論高度去考察這些技術的內在原理。如林堅在《論中國文化傳統(tǒng)對科技發(fā)展的雙重作用》一文中指出，“中國古代整體觀方法論和整體研究的成果，雖推動了哲學、醫(yī)學、天文學、數學、農學和人文科學等的發(fā)展，但很長一段時間里，我國由于復雜的社會原因，以及在科學觀方面忽視向縱深和精細化方向發(fā)展，沒有發(fā)展實驗科學”[6]，因此近代科學沒能在中國誕生。

這種認識，其實是從科學界傳達過來的。思想界還缺乏對中國科技史研究的元理論構建，也尚未建立對中國科技史的研究范式。

二?從司南到指南針

經驗科學強調獲取知識的途徑依賴于經驗，這種認識應該與西方科學技術本身的發(fā)展有關。指南針經歷了從司南、指南魚再到指南針的多次發(fā)明過程，才最終定型，我們從中可以看到技術的作用。這是有別于經驗積累的一種途徑，是以經驗科學概括中國古代科技遇到的一個問題。

1.司南的制造

司南大概出現(xiàn)在兩千多年前的戰(zhàn)國時期，它是世界上最早的指向儀器。不過隨著時光流逝，司南的實物已不可見。今人依據古籍資料對其進行了復原：司南外形跟湯勺很像，有一根長柄和光滑的圓底，被放在光滑的地盤（方位盤）上。因此，司南很可能是一套器具，長柄湯勺和地盤缺一不可。使用之時，把湯勺放在地盤上，輕輕撥動長柄，湯勺就能自由旋轉，待其靜止后，長柄所指方向就是南方。

關于司南比較重要的史料，是東漢王充在《論衡》中的記載：“司南之杓，投之于地，其柢指南。”（《論衡·是應篇》）意即司南是用天然磁鐵礦石琢成，形狀像一長柄湯匙。使用之時，將其放在刻有方位的地盤上旋轉，待靜止時長柄指示的方向便是南方。這便是司南“轉動、靜止，指示南北的特性”。

為了證實王充書中的記載，科技史家王振鐸進行了復原。他用鎢鋼（含15%～20%的鎢）制成小勺，并對其進行了磁化。然后，他將磁勺放到光滑的青銅板（即地盤）上旋轉，待小勺靜止后，勺柄大體指向南方。由于勺底和青銅板有摩擦阻力，勺柄指向會有稍許偏差，雖然經過最高程度的磨光，阻力也無法完全消除。后來，他又用漢代磁石產地（磁山）所出的磁石進行實驗，其結果相同。他的這一成果發(fā)表于1948年的《中國考古學報》[7]。

1952年夏天，李約瑟來到中國。為驗證司南的效果，他在北京請王振鐸做了演示。磁勺旋轉后，每次都能在停止時指向南方，效果十分理想。不過，王振鐸的復原也引起了一些爭議。因為他是使用了銑床等現(xiàn)代工具加工的磁勺，古人怎么可能使用這樣的器具？對此，黃興進一步做了研究。他仿照古代的加工方式，使用繩砂、轉式切割機切削磁石，勺窩用羅機和磨頭打磨，勺底用砂紙和銼打磨，以和古代相當的工藝水平制作了多枚磁勺。磁勺實驗的結果，證明了王振鐸復原的有效性[8]。

然而，無論是王振鐸還是黃興，他們所制作的磁勺都極其簡陋，只能證明司南技術路線的正確性，還遠不能在工藝上完全復原司南。我們可以看出：司南的發(fā)明可能是古人對磁的認識的經驗積累，但是把它運用到社會實踐中去，是要懂得運用技術的，并且這樣的技術是需要能工巧匠突破的。技術和科學往往是相伴而行，發(fā)明這樣一種指向儀器，不能簡單地說是“經驗積累”，只有技術上實現(xiàn)它，理論和實踐才能結合起來。而司南的發(fā)明和涉及的“知識”則是技術帶來的。

2.指南魚和指南針

指南魚和指南針的發(fā)明，很可能是在唐代。唐代的方士是很活躍的，由于他們注重對方向的選擇，因此開始尋找比磁勺更方便，或者說更準確的指向儀器。

以現(xiàn)代科學技術分析：把鐵葉魚燒紅是讓其內部的分子動能增加，使分子磁疇從固定狀態(tài)變?yōu)檫\動狀態(tài)。將燒紅的鐵葉魚沿著地球磁場的方向放置，利用地球磁場將其磁化，使運動著的分子磁疇順地球磁場的方向重新排列。“醮水盆中”使鐵葉魚快速冷卻，把分子磁疇的規(guī)則排列固定下來。至于“以密器收之”，則是把鐵葉魚收好后，再在其旁放置天然磁石，使鐵葉魚保持磁性或繼續(xù)磁化。在使用的時候，用碗盛水，將鐵葉魚放在水面，水面平靜后，指南魚就可以指南。

北宋初年的《武經總要》記載了指南魚的制作和用法：“用鐵葉剪裁，長二寸，闊五分，首尾銳如魚形，置炭中，火燒之，候通赤（以鐵鈐鈐魚首，出火，以尾正對子位，醮水盆中，沒尾數分，則上以密器收之。用時置水碗于無風處，平放魚在水面，令浮其首），當南向午也。”（《前集·卷十五》）

北宋中期，沈括在《夢溪筆談》中指出，“方家以磁石磨針鋒則能指南”（《卷二十四·雜志一》）。指向儀器從最初的勺狀，后來的魚狀，最終成為針狀，而所謂的“指南針”也就名副其實了。

指南魚的制作，屬于自然磁化法，這是人類磁化技術上的一個突破。不過王振鐸認為，“用薄鐵片制作指南魚是不真實的，只有用磁化的鋼片來制作指南魚才能指南”[9]。劉秉正通過實驗證明了指南魚制作的可能性，不過溫度要求較高[10]。由此也說明，通過加熱的方法，鐵葉魚所獲得的磁性比較弱，而且磁化時也不容易把握，看似容易，實際操作則較為困難。因此，指南魚的實用價值不大，并未得到推廣?！段浣浛傄酚涊d這則史料時，是置于觀星術、老馬識途法之后的，由此可知，指南魚在使用時是不大靈光的，因此作者在著述時，僅僅將其作為一種備選方案而已。

從司南到指南針的發(fā)明，方士們的經驗積累固然是重要因素，但是不能忽視技術所發(fā)揮的作用。正是因為司南、指南魚等的技術實現(xiàn)比較繁瑣，指向儀器遠遠不能滿足實際需要，才推動了方士們的進一步探索。他們在前人技術積累的基礎上不斷創(chuàng)新，最終誕生了指南針這一影響世界的發(fā)明。

三?沈括對于磁針的研究

經驗科學并不忽視實驗，不過只能被動地通過觀察實驗現(xiàn)象來獲取知識，不能主動介入實驗，從而獲取更多的知識。作為指南針發(fā)展史上最重要人物的沈括，就是通過大量“介入式”的磁針實驗，獲得了研究成果，從而推動了指南針技術的發(fā)展。雖然他的實驗現(xiàn)在看來還很粗陋，但已經暗合了實驗科學的某些特征。這個重要例證反映出以經驗科學概括中國古代科技的不足。

1.磁針的制作

沈括在《夢溪筆談》中記載：“方家以磁石磨針鋒則能指南，然常微偏東，不全南也。水浮多蕩搖。指爪及碗唇上皆可為之，運轉尤速，但堅滑易墜，不若縷懸為最善。其法取新纊中獨繭縷，以芥子許蠟綴于針腰，無風處懸之則針常指南?！保ā毒矶摹るs志一》）

沈括說“以磁石磨針鋒”，顯然過于簡略，他并沒有交代自己是怎么制作磁針的。據岑天慶的研究，使用普通天然磁石很難有效磁化鋼針，并且磁化是可逆的，只有用磁力較強的磁石才可以做到[11]。

至于怎樣的磁石才是磁力較強的，古人早已進行了研究。6世紀初的陶弘景在《名醫(yī)別錄》中就有磁力測量的方法：磁性強的磁石，能吸引三四根鐵針尾首相連掛在磁石上;磁性更強的，則能吸十多根鐵針，甚至能吸引一二斤重的鐵質刀器。不過，具有這種強磁性的天然磁石，比較稀少。

沈括有沒有讀過《名醫(yī)別錄》，我們不得而知。但他應該是經過反復實驗，才選用了磁性強的“方家磁石”，制作出可以進行后續(xù)研究的各種指南針。

2.對磁針架設方法的研究

沈括對磁針進行了長期的實驗，反復比較，總結出了四種架設方法：

他對四種架設方法的優(yōu)劣進行了說明?！爸讣仔ǚā薄巴氪叫ǚā憋@然比較簡便，但是指甲和碗唇比較光滑，磁針很容易掉落。“水浮法”的缺點是，因為水是液體，當水面震蕩時就會影響定向效果。沈括認為最好的方法是“縷懸法”，磁針既不怕滑落，也不怕“蕩搖”，最為完善。

但是很多研究者沒有注意到，“縷懸法”并不是萬無一失的，必須注意一些技術細節(jié)：首先是須“取新纊中獨繭縷”，就是要用新繅出的單根蠶絲。之所以要如此，除了新絲的纖維彈性及韌性都較強外，主要是為了避免舊絲扭曲、多股蠶絲已有人力加工扭轉，從而保證懸針所指方向的準確性。“以芥子許蠟綴于針腰”，用芥菜籽大小的蠟來粘結磁針與蠶絲，是要防止結扭產生的彈性對精度的影響。再次是磁針須“無風處懸之”，避免風力產生的影響。滿足上述條件，“則針常指南”。這是沈括在反復實驗基礎上的技術總結。

總的來說，通過“介入式”實驗歸納的方法，沈括完整概括了指南針裝置的兩大體系——水針和旱針，其基本技術思路一直沿用至今。

3.磁偏角和指北針

有了精度較高的磁針，沈括很快在實驗中發(fā)現(xiàn)了磁偏角。《夢溪筆談》記載的磁針“常微偏東，不全南也”，被認為是關于世界上磁偏角的最早記錄。在西方，直到13世紀才知道磁針偏南。哥倫布1492年橫渡大西洋時，才首次測到磁偏角，這比沈括的記錄要晚四個世紀。

遺憾的是，沈括并沒有給出磁偏角的具體數值。而成書稍早些的《塋原總錄》，以及更早些的《管氏地理指蒙》，卻有相關記錄。按照古籍記載推算，《管氏地理指蒙》所測磁偏角約為南偏東15°，而《塋原總錄》所測磁偏角約為南偏東7.5°，數據的變化顯然是磁針精度提高帶來的結果。

沈括還有一個特殊的發(fā)現(xiàn)，那就是磁針有“磨而指北者”（《卷二十四·雜志一》）。從我們現(xiàn)代科技的角度來看：磁石都有南北（S、N）兩極，而磁化針鋒時的方位不同，磁針磁化后的指向就會不同。其中的道理沈括在當時并不知曉。

這個問題很讓沈括糾結?！秹粝P談》刊印之后，他在續(xù)書《補筆談》中，專門遴選了一則筆記說明此事。他說：“以磁石磨針鋒則銳處常指南，亦有指北者，恐石性亦不同，如夏至鹿角解、冬至麋角解，南北相反，理應有異，未深考耳。”（《補筆談·卷三》）沈括記錄下這個現(xiàn)象，還坦言自己未能做深入的思考，希望后人能進一步探究。

其實在沈括的那個時代，他已經站在世界磁學研究的高峰。但是他還是不明白“磁石指南”的道理，沈括曾言“磁石之指南猶柏之指西，莫可原其理”（《卷二十四·雜志一》），承認自己的無知。這個問題，直到17世紀初才由英國科學家威廉·吉爾伯特予以解決。這足以顯現(xiàn)一位中國科學家的求真精神，似乎并沒有西方學者認為的那種“經驗推理”的做法。

四?中國古代對磁學的認識與運用

在西方學者的觀念里，科學家的研究憑藉的是他對科學的熱愛，強調獨立探索的精神，因此科學家所建構的理論體系往往具有鮮明的個性特點。在經驗科學時代，他們進行經驗推理的缺陷也是很明顯的。中國古代科學家則不同。據關增建的研究，關于指南針理論，古代中國大都是從陰陽五行學說出發(fā)，結合了人們對大地形狀的認識而發(fā)展的[12]。中國科學家試圖建立一個統(tǒng)一的理論，雖然現(xiàn)在看來還很幼稚，但也是那個時代人類認識所能達到的極限。還有一個重要特點，就是中國古代科學技術是強調實用性，這個特點在指南針發(fā)展歷史上表現(xiàn)得尤為突出。這些情況表明，經驗科學的概念尚不足以用來概括中國古代科技的特點。

1.對磁的初步認識

先秦時期，人們在探尋鐵礦時偶然會發(fā)現(xiàn)磁鐵礦，也就是磁石（主要成分為Fe3O4），漸漸地積累一些關于磁現(xiàn)象的知識。關于這些情況，《管子》記載：“（山）上有慈石者其下有銅金?！绷硗猓渡胶＝洝分幸灿邢嚓P記錄。

秦漢典籍中，“磁”字寫作“慈”，這是人們對磁石吸鐵特性的認識?！秴问洗呵铩罚ㄇ?39）卷九記載：“慈石召鐵，或引之也?！保ā都厩锛o·精通》）東漢學者高誘作注說：“（慈）石，鐵之母也。以有慈石，故能引其子?！?[13]把磁石比作鐵之母，磁、鐵之間的關系就像慈母對子女的吸引一樣。

這種特性很快被應用?！度o舊事》云：“阿房宮以磁石為門，阿房宮之北闕門也。” [14]對此，《文選》注引說：“阿房前殿以木蘭為梁，磁石為門，懷刃者止之?！边@里是說利用磁石的吸鐵特性阻止刺客，即“懷刃者”，以此保護皇宮的安全，不過很可能只是一則傳說。而西晉名將馬隆出兵涼州，他“奇謀間發(fā)，出敵不意?；驃A道累磁石，賊負鐵鎧，行不得前，隆卒悉被犀甲，無所留礙。賊咸以為神”（《晉書·列傳第二十七》） 。馬隆利用磁石吸鐵的特性破敵，敵人以為他是天神下凡。

磁石具有極性的特點也被人們認識和掌握。西漢時期，方士欒大用磁石做成兩枚棋子，調整其位置，兩枚棋子或相互吸引，或互相排斥。欒大稱之為“斗棋”。他將棋子獻給漢武帝，并當場演示。“棋自相觸擊”（《史記·封禪書》），武帝十分驚奇，便當場封欒大為“五利將軍”。

2.技術的發(fā)展與磁知識的加深

對于磁石指極性認識的加深是伴隨技術發(fā)展的。司南的出現(xiàn)，既方便人們探索未知的領域，又提高了對磁石指極性的認識。《韓非子·有度》記載：“先王立司南以端朝夕。”“端朝夕”就是辨別東南西北四個方位?！豆砉茸印ぶ\篇》也載有“故鄭人之取玉也，必載司南之車，為其不惑也”的史料，說是鄭國人去遠方采玉，帶著司南去，便不會迷失方向?！豆砉茸印愤€進一步展開說，“夫度材、量能、揣情者，亦事之司南也”[15]。古人喜用比喻說理，以司南為例，說明其在戰(zhàn)國時期已為民眾所知。

不過，司南的缺陷也是顯而易見的：如天然磁體尋常難得，還會出現(xiàn)因打擊、受熱而失磁;地盤接觸處要打磨圓潤光滑，不然司南不能順利轉動，難以指南，并且司南也不方便攜帶。這些可能都是司南沒有廣泛應用的原因。

唐宋時，出現(xiàn)了人工磁化的方法。其一是利用地球磁場使磁化（指南魚），另一則是以天然磁石摩擦磁化（磁針）。依李約瑟所說：“磁石指向性轉移到它吸過的鐵塊的發(fā)現(xiàn)在中國大約在1世紀到6世紀。在11世紀以前的某個時期就已發(fā)現(xiàn)，不僅可以用鐵塊在磁石上磨擦產生磁化現(xiàn)象;而且還可以用燒紅的鐵片，經過居里點（curie point），冷卻或淬火而得到磁化，操作時，鐵片保持南北方向?！?[16]

人工磁化方法的發(fā)現(xiàn)，在磁學史上影響重大，并且對指南針的發(fā)展也意義非凡。不過，指南魚利用地球磁場磁化技術，雖比制作司南容易了許多，但它的磁性是很弱的，并且指向精度也因圓形魚首形狀受到了限制，這種缺陷和司南的勺形類似。摩擦法要比地磁法簡單，磁化效果會更好，這就提高了磁性指向儀器的實用價值，也為新型儀器的出現(xiàn)創(chuàng)造了條件。就這樣，司南經由指南魚，最終衍變成了指南針。

磁針的發(fā)明，很快導致了磁偏角的發(fā)現(xiàn)，并在指南針技術上得以運用。南宋曾三異曾說：“地螺或有子午正針，或用子午丙壬間縫針?！保ā兑蛟掍洝ぷ游玑槨罚17]這是關于羅盤的最早的文獻記錄。此羅盤不但有子午針，還有子午丙壬間縫針，其中子午針是確定地磁場南北極方向的磁針，間縫針則是用日影確定的地理上南北極方向，兩針之間的夾角，就是磁偏角。此后，人們對磁偏角的認識因指南針技術發(fā)展又不斷拓展?！睹魇贰酚涊d：“針非指正子午，曩云多偏丙午之間。以法考之，各地不同。在京師則偏東五度四十分?！保ā睹魇贰ぶ镜谝弧罚┑贸隽瞬煌瑓^(qū)域磁偏角不同的明確結論。

3.指南針的使用

沈括對磁針架設方法進行的研究，促進指南針的更進一步發(fā)展。方家術士將磁針與方位盤配合起來，創(chuàng)造出了新的指向儀器——羅盤。

指南針被發(fā)明后，在生產、生活和軍事等各個方面得以運用，但應用到航海上，則經歷了較長的過程。成書稍晚于《夢溪筆談》的《萍洲可談》中記載：“舟師識地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦則觀指南針。”（《萍洲可談·卷二》）說明船員在“陰晦”之時已經開始使用指南針，不過當時僅作為一種輔助手段。到了元代，航海貿易繁榮起來，指南針成為海上指航的必備儀器，時時需它來導航。不僅如此，人們還繪制出“針路”，這是利用羅盤導航、用指南針定位的連線圖。海船行至何島嶼，需要按什么方向航行，針路圖都會指示得很清楚?！短旃ら_物·舟車》記載：“（海舟）至其首尾各安羅經盤以定方向?！盵18]當時海船首尾都要安置羅盤，按照針路圖的指示行駛。

中國的羅盤傳入歐洲，歐洲人做了改進，使用起來很是方便。應當說，當時歐洲人的這種改進只是在技術層面，他們對磁的知識并未增加，但是卻對航海事業(yè)產生了重大影響。李約瑟認為：指南針用于航海，“預示著計量航海時代的來臨”，“原始航海時代的結束”[16]。對于當時向往東方的冒險家來說，指南針無疑使他們如虎添翼，在財富欲望的驅使下，他們開啟了大航海時代?；仡櫄W洲的航?；顒雍偷乩泶蟀l(fā)現(xiàn)的歷史，指南針無疑發(fā)揮著不可替代的作用。

五?結?語

實驗科學是近代科學的基礎，正是它推動了自然科學的飛躍發(fā)展，應予充分的肯定。然而西方學者將實驗科學的典型特征加以概括，并將以前的科學稱為“經驗科學”，這種做法卻頗值得商榷。

如文中所述，西方學者提煉“經驗科學”的現(xiàn)實基礎并不扎實。這種“不扎實”也體現(xiàn)出他們的某種學術態(tài)度。首先，“經驗科學”“實驗科學”的分類采取的是俯視的角度，對古人褒貶與奪，一定程度上帶著后來者的歷史優(yōu)越感。其次，對異質文明的排斥和漠視。西方學者研究的是歐洲科學技術的歷史，并未對遠方中國的科學技術進行總結，甚至未對與之毗鄰的阿拉伯世界的科學技術進行概括分析，雖然這兩個區(qū)域的科技水平遠遠超過中世紀的歐洲，甚至對歐洲近代自然科學的發(fā)展也產生了直接的、重大的影響。在當時的情況下，某些學者可能沒有條件進行研究，但更多的學者則是基于歐洲科技經濟巨大發(fā)展帶來的文化優(yōu)越感。因此，“經驗科學”的概念是偏狹的，既不能體現(xiàn)出歐洲古代科技的本質特點，也不能反映出歐洲科學技術的真實情況，無法與“實驗科學”構成一一對應的關系。

以這樣的觀念體系來關照東方文明，將中國古代科技歸屬為“經驗科學”，就難免產生悖謬。我們可以看到，用經驗科學來解析“李約瑟難題”的成因，答案雖然明確，卻也說明不了什么問題。實際上，近代中國科學技術的衰落，主要原因并不在科技本身，社會因素倒是首要的，這也是用經驗科學的概念無法解答的。

文中指南針的研究表明：中國古代科技的特點與歐洲迥乎不同，強調實用并且發(fā)明眾多，即便是實驗科學推崇備至的“實驗”，在中國科技的各個領域也并不鮮見，并不是經驗科學所能概括的?！耙换í毞挪皇谴?，百花齊放春滿園?！笔澜缈萍嫉陌l(fā)展，無論過去、現(xiàn)在，還是將來，都是多元的。各國科學家們共同努力，才能不斷增進全人類的福祉。并沒有一套現(xiàn)成的、普適的觀念體系，適用于不同文化、不同區(qū)域和不同國家。

中國科學技術史的研究，亟待依照本國的文化體系傳承、科技發(fā)展路徑，并借鑒西方研究成果，建構自己的一套觀念體系，以便樹立文化自尊和自信，梳理出文化和科技傳統(tǒng)，促進當代中國科技的發(fā)展。

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