从司南到指南针的发明

指南针是一种判别方位的简单仪器，又称指北针。而它的前身是在2000 多年前的战国时期就被人们发明出来的司南。

远在春秋战国时期，由于正处在奴隶制社会向封建社会过渡的大变革时期，生产力有了很大的发展，特别是农业生产更是兴盛发达，因而促使了采矿业、冶炼业的发展。在长期的生产实践中，人们从铁矿石中认识了磁石。

司南就是人们利用磁体的南北指极性发明出来的，这是世界上最早的磁性指向仪器。它形状和勺子相仿，用天然磁石雕琢而成，勺底为球面体，勺呈椭圆状，勺柄通体渐渐缩成柱状，并使整个勺的重心恰好落到勺底的正中，勺底被打磨得很光滑。勺被置于一个光滑的地盘之上。地盘是铜质或涂漆木制盘，形状内圆外方，中央是平滑圆槽，框上刻划出定向的刻度以示二十四方位。使用时，先把地盘放平，再把磁勺放在中间使之转动，待旋转的磁勺慢慢静止下来时，勺柄就会大体停止在指南的方位上。

由于司南是用天然磁石制造的，在磁石来源、磨制工艺和指向精度上都受到了很多限制。到了北宋时期，人们掌握了人工磁化金属的方法，于是利用人造的磁铁片制成了在性能和使用上比司南先进的指南鱼。制作方法和原理是：把一片薄而平的铁皮剪成长约7厘米，宽约1.5厘米的鱼的形状，放在炭火中烧得通红，然后用鱼嵌夹着鱼头，让鱼尾正对着地球磁场方向。这样，铁鱼内部被烧得处于活动状态的磁畴就顺着地球磁场方向排列，再把磁化后的铁鱼迅速浸入冷水中，磁畴的规则排列就马上固定下来。这时，再把小鱼浮在水面平静的碗中，鱼头鱼尾就可以指南北了。

在指南鱼发明后不久，古代的风水先生首先发明了指南针。人们利用天然磁石反复摩擦铁针，使受磨的铁针磁化，具有了指南性。磁针成为一种新的指向工具，便是指南针了。北宋著名政治家和科学家沈括的著作《梦溪笔谈》中详细记载了指南针的几种使用方法：使磁针横贯灯芯后浮在水面上；架在碗沿或者平滑的指甲上；用细丝悬挂于无风处等等。

为了使用方便，人们将指南针与刻度相配合，装置而成一种具有辨正方向的仪器，即罗盘。罗盘又分为水罗盘和早罗盘。水罗盘采用浮针的方法，旱罗盘不借助水的浮力，用一个支轴的尖端顶在磁针的中部，使磁针平衡旋转。其设计结构已然和现代罗盘仪基本没什么区别。

南宋时期旱罗盘的出现，赋予了世界航海事业划时代的意义，它为航海者带来极大的方便，成为航海家的必备之物。郑和七次下西洋、哥伦布对美洲大陆的发现和麦哲伦的环球航行，都与其应用分不开。而指南针作为中国历史上的伟大发明之一，也是中国对世界文明发展做出的一项重大贡献。