指南针是中国史上的伟大发明之一,也是中国对世界文明发展的一项重大页献。指南针是利用磁铁在地球磁场中的南北指极性而制成的一种指向仪器。左图是恋挂型指车针复原模型。磁石的这种特性,被古人利用来制成指南工具。最早出现的指南工叫司南,戢国时已普遍使用。它是利用天然磁石琢磨而成,样子像一只勺,重心位于底部正中,底盘光滑,四周刻二十四向,使用时把长勺放在底盘上,用手轻拨,使它转动,停下后长柄就指向南方。 东汉王充(论衡?是应篇)记载了它的形状和用法。(鬼谷子?谋篇)里还谈到郑国人到远处去采玉,就带了司南,以免迷失方向。另外,指南车的发明亦谁一步把这种仪器提升至更高的境界。右图为指南车模型,下图分别为指南鱼想象图及司南模型。

但是,用天然磁石琢磨而成的司南,成品较低,磁性较弱。到了宋代,人们发明了人工磁化方法,制造了指南鱼和指南针,而指南针更为简便,更具实用价值。它是以天然磁石摩擦钢针制成,在地磁作用下保持指南性能;以后把它装置在方位盘上,就称为罗盘。这是指南针发展史上的一大飞跃。左图是清代所使用航海罗盘。

b括对指南针放置方法也作过详细研究,总结出四种不同的方法,并作了比较:一,水浮法。把指南针浮在水面以指示方向,至于具体方法,沉括没有说明。到北宋晚期,药物学家寇宗]的(本草衍义?磁石条)才有介绍,原来是在指南针上穿上灯心草,就可以把针浮起。水浮法的缺点是磁针会随水摇荡不定。二,指甲旋定法。把磁针放在指甲上,可以灵活运转,但缺点是容易滑落。三,碗唇旋定法。把磁针放在碗口边绿上,也可以旋转自如,但同样易掉落。四,悬丝法。取一根新棉丝,用一点蜡黏在磁针中央,悬挂在没有风的地方磁针即可指示方向。比较之下,沉括认为这个方法最为理想。右图为沉括指南针的四种试验复原设计。

指南针在公元十一世纪时已是常用的定向仪器。指南针的最大页献,是大大地促进了航海事业的发展。据考证,公元十一世纪末,指南针就开始用于航海了。大约在十二世纪末到十三世纪初,指南针由海路传入阿拉伯,然后由阿拉伯传入欧洲。

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