从司南到指南针

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。指南针和造纸术、印刷术、火药并称为我国古代科学技术的四大发明。

我国是世界上最早发现磁铁指极性的国家。早在战国时期，就利用磁铁的指极性发明了指南仪器——司南。《韩非子·有度》里有“先王立司南以端朝夕”的记载，“端朝夕”就是正四方的意思。司南是用天然磁石琢磨成的，样子象勺，圆底，置于平滑的刻有24个方位的“地盘”上，其勺柄能指南。不过，天然磁石在琢制成司南的过程中，容易因打击、受热而失磁，故司南磁性较弱，加之它与地盘接触转动磨擦的阻力比较大，难以达到预期的指南效果，所以未能得到广泛使用。但是，司南毕竟是最早的磁性指南仪器，被视为指南针的祖先。

随着社会生产力的发展，尤其是航海事业的发展，需要有较好的指向仪器。经过长期实践和反复试验，北宋时人们发现了人工磁化的方法，并以此制成指南鱼和指南针。指南鱼是用薄铁片裁成鱼形，然后用地磁场磁化法，使它带有磁性。指南鱼浮在水面时，鱼头指向南方。指南鱼磁性较弱，实用价值不大。指南针的制作则是以天然磁石摩擦铜针，使铜针磁化，产生指南的性能。和司南、指南鱼相比，指南针简便而又实用，以后的各种磁性指向仪器，都是以这种磁针为主体，只是磁针的形状和装置方法不同而已。

北宋的《梦溪笔谈》讲述了几种磁针装置法的实验：把磁针横贯灯芯浮在水上，架在碗沿或者指甲上，用缕丝悬挂起来。从该书的记载来看，使用指南针指向还没有固定的方位盘。但不久，便发展成磁针和方位盘联成一体的罗经盘，或称罗盘。其方位盘为圆形，也有24个方位。罗盘的出现是指南针发展史上的一大进步，人们只要一看磁针在方位盘上的位置，就能定出方位来。有关罗盘的记载，在南宋的《因话录》中即已出现。不过，此时的罗盘，还是一种水罗盘，磁针是横贯着灯芯浮在水面上的。明代嘉靖年间，又出现了旱罗盘。旱罗盘的磁针是以钉子支在磁针的重心处，支点的摩擦阻力很小，磁针可以自由转动。旱罗盘比水罗盘的性能优越，更适用于航海，因为它的磁针有固定的支点，不致在水面上游荡。

指南针的发明，有力地促进了我国航海事业的发展。12世纪以后，指南针传到了阿拉伯国家和欧洲，大大推动了世界航海事业的发展和中西文化的交流。指南针的发明，是中华民族对世界文明的一项伟大贡献。马克思曾把指南针和印刷术、火药的发明称为“资产阶级发展的必要前提”。