书城科普读物图文科普-奇妙的发明
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第48章 指南针的发明

水陆交通

指南针是我国古代四大发明之一,也是我国最早发现磁铁的指极性,并且利用它制成指向仪器的国家。早在二千多年以前的战国时期,就发明了一种称为“司南”的磁铁指南仪器。

司南

司南的形状像一把勺子,是用天然磁石磨制而成。把它放置在一个有24个方位刻度的地盘(即罗盘)上,勺把的顶端就会指向南方。据说战国时郑国人到远方去采玉,随身带着它,可以避免迷失方向。但用天然磁石制造的司南不容易找出准确的极性,且制造时琢、磨加工也容易失磁,加上司南与地盘的接触面大,转动时摩擦阻力大,效果不太好,所以司南还不是一种理想的指向仪器。为了研制理想的指向仪器,人们经过不断地探索,终于发明了人工磁化方法,制造出了指南针。

指南针发明的确切年代,现在已很难予以考定。但可以肯定的是,至迟在11世纪中叶以前,指南针已经出现。1041年成书的看风水书籍《茔原总录》中,有一段关于测定方位的文字,经分析已是使用指南针,并已发现了地球的磁偏角。最早明确记述指南针的文献,当数北宋伟大科学家沈括所著的《梦溪笔谈》(成书于1090年前后)。该书中写道:“方家以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。”这段文字明确指出,指南针是方家(风水先生)所发明的,用的是磁石磨针锋的人工磁化方法制成指南针,常微偏东则是由于地球磁偏角的作用。该书中还记述有当时指南针的四种装置方式,即:水浮法,把磁针横贯灯芯草,让它浮于水面上、放于碗唇上;放于指甲上;用丝线拴在磁针中心,悬挂起来。后来人们普遍采用的是水浮法,在木制罗盘中央挖一圆形水池蓄水,放上贯有灯芯草的磁针,罗盘周边刻有24个方向,整个装置也叫水罗盘,又称指南浮针。

指南针的最大业绩,是它在航海中的应用,引起了航海技术的重大变革,开创了一个人类航海活动的新纪元。在此之前,人们航行于茫茫大海中,判定航线,辨别航向,靠的是夜间观测星辰,白天观测太阳。这种观测主要是定性的,难于准确。而在阴天或下雨天时,星星、太阳都观测不到,只能凭经验,因此容易迷失航向,偏离航线,甚至发生海难的事故。指南针的出现给航海提供了一件有力的工具,弥补了原有测向技术的缺陷。特别是通过指南针观测可以测定船舶在海中所处的经度,结合天文观测测定纬度,即可确定船舶的方位,这在航海技术中具有极其重要的意义。英国著名科学史家李约瑟博士说,指南针在航海中的应用,是“航海技艺方面的巨大改革”,它把“原始航海时代推进到终点”,“预示计量航海时代的来临”。这个评价是很中肯的。

指南针大约于北宋末期(11世纪末)开始在航海中应用。中国宋元时期海外交通事业的繁盛,明初的郑和七次下西洋的航海壮举,皆得益于指南针之助。指南针的外传,特别是传入欧洲,更促成了欧洲近代大航海时代的到来。