指南針是利用磁鐵在地球磁場中的南北指極性而製成的一種指向儀器。指南針和造紙術、印刷術、火藥並稱為我國古代科學技術的四大發明。
我國是世界上最早發現磁鐵指極性的國家。早在戰國時期,就利用磁鐵的指極性發明了指南儀器——司南。《韓非子·有度篇》裏有“先王立司南以端朝夕”的話,“端朝夕”就是正四方的意思。司南是用天然磁石琢磨成的,樣子像勺,圓底,置於平滑的刻有24個方位的“地盤”上,其勺柄能指南。不過,天然磁石在琢製成司南的過程中,容易因打擊、受熱而失磁,故司南磁性較弱,加之它與地盤接觸轉動磨擦的阻力比較大,難以達到預期的指南效果,所以未能得到廣泛使用。但司南畢竟是最早的磁性指南儀器,被視為指南針的祖先。
社會生產力的發展,尤其是航海事業的發展,需要有較好的指向儀器。經過長期實踐和反複試驗,北宋時期,人們發現了人工磁化的方法,並以此製成指南魚和指南針。指南魚是用薄鐵片裁成魚形,然後用地磁場磁化法,使它帶有磁性。指南魚浮在水麵時,魚頭指向南方。但指南魚磁性較弱,實用價值不大。指南針的製作則是以天然磁石摩擦鋼針,使鋼針磁化,產生指南的性能。和司南、指南魚相比,指南針簡便而又實用,以後方法不同的各種磁性指向儀器,都以這種磁針為主體,隻是磁針的形狀和裝置不同而已。
北宋的《夢溪筆談》講述了幾種磁針裝置法的試驗:把磁針橫貫燈芯浮在水上、架在碗沿或者指甲上、用縷絲懸掛起來等。從該書的記載來看,使用指南針指向還沒有固定的方位盤。但不久,即發展成磁針和方位盤聯成一體的羅經盤,或稱羅盤。其方位盤為圓形,也有24個方位。羅經盤的出現是指南針發展史上的一大進步,人們隻要一看磁針在方位盤上的位置,就能定出方位來。有關羅經盤的記載,在南宋的《因話錄》中即已出現。不過,此時的羅盤,還是一種水羅盤,磁針是橫貫著燈芯浮在水麵上的。明代嘉靖年間,又出現了旱羅盤。旱羅盤的磁針是以釘子支在磁針的重心處,支點的摩擦阻力很小,磁針可以自由轉動。旱羅盤比水羅盤的性能優越,更適用於航海,因為它的磁針有固定的支點,不致在水麵上遊蕩。
指南針的發明,有力地促進了我國航海事業的發展。12世紀以後,指南針傳到了阿拉伯國家和歐洲,又大大推動了世界航海事業的發展和中西文化交流。指南針的發明,是中華民族對世界文明的一項偉大貢獻。馬克思曾把指南針和印刷術、火藥的發明稱作“是資產階級發展的必要前提”。
言行導航
一項新發明要得到完善和推行,必然得結合當時的社會生產需要。戰國時期的指南針——司南,難以達到預期的指南效果,所以未能得到廣泛使用;後來隨著社會生產力的發展,尤其是航海事業的發展,需要有較好的指向儀器。在這一需求下,人們經過長期實踐和反複試驗,在北宋時期,就發現了人工磁化的方法。以後,隨著要求的提高,指南針又得到不斷的改進。可見,如果要有所發明創造,除了觀察和刻苦勤奮外,還要時刻把握時代的脈搏,了解社會的需求,才能有的放矢。