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指南针,古代叫司南。是中国古代四大发明之一,为人类文明的发展传播作出了贡献。他的结构不复杂,主要组成部分是一根装在轴上的磁针,磁针在天然地磁场的作用下可以自由转动并保持在磁子午线的切线方向上,利用这一性能可以辨别方向。
一、最早发现磁石特性的记载
对天然磁石的发现最早的记载应该是先秦时代。《管子》中记载:“山上又磁石者,其下有金铜。”再后来的《吕氏春秋》九卷精通篇就有:"慈招铁,或引之也。"古人称"磁"为"慈"。古人把磁石吸引铁看作慈母对子女的吸引。并认为:"石是铁的母亲,但石有慈和不慈两种,慈爱的石头能吸引他的子女,不慈的石头就不能吸引了。"汉以前古人把磁石写成"慈石",是慈爱石头的表达。
据1982年3月《光明日报》报道:磁山(在今河北省邯郸市武安)是我国四大发明之一指南针的发源地。 据《古矿录》记载:《明史地理志》称:"磁州武安县西南有磁山,产磁铁石。" 又《明一统治》称:"磁州武安县西南有磁山,产磁铁石。" 又《古矿录》记载:《明一统治》称:磁山,在县西南30里,土产矿石,州名取此。磁山,指南针的故乡。
二、最早对磁石司南使用的记载
司南仪的出现具有重要历史意义,因为它是以与天文定向原理截然不同的磁学原理制成的新型导向装置,在任何天气条件下都能昼夜工作,迅速指出方向,操作简便易于携带。
"司南"之称,最早指测影的表杆,而不是磁石做的指南的工具。《韩非子·有度篇》说,"故先王立司南,以端朝夕。""端朝夕"即正东西,引申为确定东西南北方向。而疑似有指南特性的“司南”,出自出自《鬼谷子》。其中写道:“郑人之取玉也,必载司南之车,为其不惑也。”可以看出,郑人去"取玉",必须要带上司南,为了避免失去方向迷惑。到了汉朝,有明确的“司南”记载。东汉王充的的《论衡·是应篇》说:“司南之勺,投之于地,其柢指南。”这句话的意思是:勺状的司南,放在地上,它的勺柄必然自动指向南方。
三、指南针的出现
《古今注》中的“蝌蚪,蛤蟆,(青蛙)子也,一名悬针,一名玄鱼。”可以作为带柄的勺装“司南”装变成针装指南物的证据。到了北宋的“水浮磁针”的记载就是明确的指南针了。北宋沈括的《梦溪笔谈》卷二十四,其文曰:“方家以磁石摩针锋,则能指南。"这就是把钢针磁化,使其有指南的特性。这是有重大意义的发明,一是用磁石磁化钢针,二是利用磁化的钢针指南。指南针出现了。
指南针进入到实用磁针的阶段,对装置方法的研究自然而然地在实践中开展了。沈括全面研究和比较了"水浮"法、置"指爪"法、置"碗唇"法及"缕悬"法的优缺点,认为"缕悬"法最佳。"其法取新纩中独茧缕,以芥子许蜡,缀于针腰,无风处悬之,则针常指南。"现代磁强计中悬挂的小磁铁,就采用了此相似的方法。磁针指的精度,与司南及指南鱼不可同日而语,故磁针的发明,很快导致了磁偏角的发现。
四、古代指南针的应用
磁石、司南、指南针是不同阶段的发现和发明,对应地也有不同的应用。在中国古代,指南针起先应用于祭祀、礼仪、军事和占卜与看风水时确定方位。
开始是,人们利用磁石的特性,用来找铁矿、用来做特别的器物、发现身上的铁器等。传说,秦皇宫的磁石门可防止身带铁刃的刺客进入。西汉时,有一个名叫栾大的方士用磁石的做了两个棋子的东西,通过调整两个棋子的相互位置,使其相吸、相斥,并称其为"斗棋"。他把这个新奇的玩意献给汉武帝,并当场演示。汉武帝惊奇不已,龙心大悦,竟封栾大为"五利将军"。
中国古代堪舆术很流行,尤其是唐朝。许多关于堪舆术的专著都记载了“司南”和“指南针”在堪舆术中的应用。1985年5月,在江西临川县温泉乡朱济南墓中出土了一件题名"张仙人"的俑,高22.2em,手捧罗盘。此罗盘样的磁装置结构与宋代水浮针不同,其菱形针的中央有一明显的圆孔,说明它采用的是枢轴支承的架构。罗盘古称"地螺"、"地罗",“罗盘”比以前的“水浮针”更进一步,对应于磁针浮水的指南针,“旱罗盘”更便于携带,扩大了使用范围。直到现在,还有农村看风水的风水师拿着罗盘找方位,这是从古流传的。
五、传入西方
中国的磁针和罗盘先后经由陆水两路西传。以前史学界认为磁针在水中的水罗盘与指南针一脉相承,是中国的发明,但旱罗盘是欧洲所发明,16世纪才经由日本船传入中国。而今临川罗盘证明了,旱罗盘也是中国的古代发明。
旱罗盘后来经阿拉伯传人欧洲,欧洲人又进一步对这种旱罗盘做了改进,对航海事业产生了积极影响。指南针在航海上的应用对地理大发现和海上贸易有极大的促进作用,使用说在航海技术发明中,指南针是最重要的单项发明。
六、现在的发展
现代航海,罗盘已经不是很重要了。近现代海上的舰船上都有电罗经,这种随科技发展出现的指向器以其指向精准稳定而替代了早期的指南针。现在,各种高科技定位方法被应用,比如GPS、北斗等,都带有精确的指向功能。但是,作为最古老也是最可靠的指向方法,现在造的舰船都会保留“磁罗经”作为最后的保障。每年,舰船都要在海上进行“消测磁罗经差”的工作,使磁罗经保持稳定和准确。
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