指南针发明轶事

欧阳军

四大发明之一的指南针的历史，我们甚至可以追溯到远古的神话。相传黄帝曾与蚩尤进行过几次大规模的战争。蚩尤铜头铁额，神勇无比，而且还会使用妖术。同黄帝作战时，蚩尤降下漫天大雾，黄帝的军队都失去了方向，危急关头，在仙女的帮助之下，黄帝制造出了指南车，借助于指南车，黄帝率领军队冲出了重重迷雾的阻挡，最终打败了蚩尤，赢得了战争的胜利。

如果说黄帝的故事还只是传说，那么至迟在战国时，智慧的华夏民族就制造出了最初的指南针——司南。司南是用天然磁石雕琢而成，样子像一把勺子，底部圆滑，可以放置在平滑的“地盘”中自由旋转。地盘的形状为方形，也叫罗经盘，四周刻有八干、十二支以及四维，一共24个方向。使用的时候，先把“地盘”放置平稳，把司南放在上面，轻轻一拨，司南就转动起来，等停下来的时候勺头指向的就是北方，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见，且在雕琢过程中，要准确地找出极向也不是一件易事，再加之在转动过程中，司南与地盘的摩擦影响了它的准确性。因此，这种原始的指南针并没有被推广。

随着生产以及生活的需要，人们不断地对指南仪器加以改进。宋代时发明了人工磁化制造指南针的方法，这标志着指南针制造技术的又一个飞跃。

当时，人们将薄铁片剪成鱼形，放在炭火中加热，烧至通红，趁热取出铁片，使鱼尾对着南北方向，然后，急速把鱼尾浸入水中。这样，一个“指南鱼”就制成了。使用时，先将一只碗盛满水，利用水的表面张力使指南鱼浮于水面。待水面平静后，鱼头指向的是北方，鱼尾指向的是南方。

这种制造方法主要利用的是地球磁场的作用。由于高温加热，铁片中的分子运动加速，受到地球磁场的作用，铁片中磁畴的排列趋于整齐。遇到冷水，铁片骤然冷却，使得磁畴固定，形成永久磁铁。指南鱼比司南更为灵巧，便于携带，水的阻力也要比司南与地盘的摩擦力小得多，就更加准确了。

随着时间的推移，人们发现其实并不一定要制造成鱼的外形，使用磁针会更方便。于是，指南“针”诞生了。沈括在《梦溪笔谈》中就记载了这种指南针的制造方法，就是拿一根小钢针在磁石上反复摩擦，使其磁化。指南针不仅在外形上要比指南鱼更为简便，而且体积更小，被磁化的程度更强，使用方法也更为多样，可以将它放在指甲背上或者是碗口边沿上，使其平衡，指南针就会自动旋转，停止下来的时候，所指的就是南北方向。但是在漂泊不定的船上，将指南针放在指甲背上或者碗口上都不太规定，因此沈括建议在指南针的中部用少许蜡粘上一根细线，于无风处悬挂起来。这样，即使在航海的过程中也可以使用了。此外，沈括还发现，指南针所指示的方向，常常略偏东，并非正南。对于这种现象，沈括虽然不能加以科学的解释，但他的观察却与近代的地磁偏差学说完全符合。

此外，我国民间还有其他不同形式的指示方向的器械，如指南车、指南龟等。

有一个例子就是大发明家马均与指南车的故事。马均是三国时魏国人，有一天他与人谈起指南车，别人都说古代并没有什么指南车，书中的记载不可信。马均表示反对，说：“古代很有可能制造过指南车，只是我们没有深入去研究罢了。其实，这也并不是多么深奥的事。”别人就说：“先生名均，字德衡。‘均是器物的模型，‘衡可以称出事物的轻重。可是您说话轻重也不分，难道你能制造出模型吗?”马均于是说：“空口争论有什么用，不如试验一下。”后来，魏明帝命令马均制造指南车。结果没用多长时间，马均就成功了。他所设计的指南车站着一个木人，不论朝着什么方向行驶，木人的手臂始终指向南方。遗憾的是，史书并未能记载下马均所制造的指南车的结构。

为了更准确地辨别方向，人们又把指南针与方位盘配合在一起使用，称为罗盘。方位盘仍然有24个方向，但大多采用圆形。这样人们就可以明确地知道自己的方位，而不再像原来那样只能知道一个大概的方向。

指南针的发现具有重大意义，尤其是在航海方面，指南针更是不可缺少的工具。在指南针没有发明以前，人们主要依据自己的经验以及靠太阳、月亮、星星等自然物来辨别方向。很明显，靠这种方法人们只能在沿着海岸线的近海地区活动，到茫茫的大洋深处航行还是一个梦想。指南针被发明并应用于航海后，人们才具备全天候的航行能力，才真正走向宽广的海洋。

最初，指南针只是作为天文导航的辅助工具，只有在阴雨天气才拿出来使用。随着人们对指南针性质以及功能的认识不断加深，它也逐渐成为主要的导航仪器。航海者特地在船上设置放置指南针的场所，称为“针房”，并交给有经验的船员专门掌管。到了元代，指南针已经成了航海的基本装备之一。

12世纪末13世纪初，指南针由海路传入阿拉伯，又由阿拉伯人传到西方。欧洲人对指南针加以改造，把磁针用钉子支在重心处，尽量使支点的摩擦力减少，让磁针自由转动。这种经过改造的指南针就更加适宜于航海的需要。大约在明代后期，这种指南针又传回我国。

指南针的运用，使人们获得了全天候的航行能力，开创了人类航海新纪元。人类第一次能在茫茫无际的浩瀚海洋上自由驰骋，指南针也因此被喻为“水手的眼睛”。