指南针的发展过程

指南针的发展过程


发布日期: 2016-10-24 更新日期: 2016-11-09 编辑:xuzhiping 浏览次数: 5928

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摘要: 司南,是指南针的最早形式,东汉王充在《论衡》中这样写道:“司南之勺,投之于地,其柢指南”,这个记载虽不是最早的,但却是表达最清楚的一个。 东汉章和二年(88年),62岁的王充辞掉官职,回到浙江上虞老家。在东汉年间,治中是州刺史的助理,一种掌管文书案卷的小官。王...

司南,是指南针的最早形式,东汉王充在《论衡》中这样写道:“司南之勺,投之于地,其柢指南”,这个记载虽不是最早的,但却是表达最清楚的一个。

东汉章和二年(88年),62岁的王充辞掉官职,回到浙江上虞老家。在东汉年间,治中是州刺史的助理,一种掌管文书案卷的小官。王充虽有类于前人孟轲、孙卿及今人杨雄、刘向、司马迁的才华,但始终难任重职,不是记录一些考查官吏功德的材料,便是整理一些公文档案材料,虽不甚得志,但也很符合王充爱读书、勤思考、奋力写作的脾性。到晚年回到家乡,他一面设馆教书谋生,一面整理他的著作《论衡》。

在检阅旧作之时,王充复诵着《论衡》中《佚文篇》里的一句话: “故夫占迹以睹足,观文以知情。‘《诗》三百,一言以蔽之,曰:思无邪。’” 《论衡》篇以十数,亦一言也,曰:“疾虚妄。” 就像察看脚印就可以想见脚的情况一样,读文章便可以了解人的思想和情怀。王充认为“疾虚妄”三个字正概括了他在写《论衡》一书时辨伪存真、求实去虚、以正怯邪的思想。翻阅之中,他回想到自己为求实,每一小处都不轻易放过,都曾认真考证过。

那是一个小细节:相传在黄帝时代,炎帝和黄帝率领先民与南方的蚩尤率领的九黎族作战,两军在中原涿鹿地区激战不下,蚩尤能够制造大雾,常使黄帝的将士迷失方向,不知所至。黄帝制造了指南车,即使陷于迷雾之中,也能辨明方向,于是炎黄部族的将士得以直捣敌营,大败蚩尤。这种指南车在周朝时还有,当时越裳氏派使者来朝拜周王,使者回部落时不辨东西,找不到回家的路了。周公便送了一辆指南车,给他导向,越裳氏的使者才平安地回到部落……这是见诸史籍的传说。王充认为,指南车并不能指南,指南车只能保持一定的方向,使你在行车转弯时不迷失方向。要确定南北东西,还需要一个叫“司南”的东西。

王充记得,年轻时候,在班彪老师那里求学。班彪老师为修撰《汉书》,博采遗事异闻,鼓励弟子们多读书。王充家道贫寒,只有逛洛阳书肆。在那些书店里,王充读了许多书,他能过目不忘,有许多知识便是从那里获得的。关于“司南”,《韩非子• 有度》中是这样记载的:“先王立司南以端朝夕。” 司南即是用来确定东西南北方向的器具。有了司南确立方向,指南车才能在行进转弯中始终保持方向。

王充是见过司南的。司南是用磁石磨制成的,形状如同一个水勺(类如今天的汤匙),放在一个有24个刻度方向的铜盘上,因为勺底磨成球面形状,与铜盘的接触点极小,所以摩擦力也极小,极易转动。旋置司南后,磁勺就会自然指向南北。尽管王充时代的人不知道地球有南极和北极,但他们却能判定东西南北的方向。这是事物的自然本性所决定的。先秦以来,人们就注意到磁石能吸引铁器的奇妙特性。于是王充曾听说过:秦始皇统一中国后,就用巨大的磁石做阿房宫的北阙门,凡有人想私挟武器入宫行刺,进门时便会被磁石吸住,不能得逞。想到这里,王充微微笑了,他虽说没见到阿房宫的北阙门,但他也不得不佩服秦人的智巧。也难怪,与王充同代的一些人,常把磁石写成“慈石”, 磁石吸铁真像慈母对儿女的吸引一样……

其实,在王充之后,不少人仍在研究指南针的制作方法。因为司南在磨制或摔打之后,往往会消失磁性,不能指向。于是便寻找新的方法。北宋初年,将王安石举荐给宋神宗的曾公亮编过一部兵书《武经总要》,其中便记载着制造“指南鱼”的方法:将铁皮剪成长两寸、宽五分的鱼形,然后放于炭火中煅烧,到烧红时,钳住鱼形铁皮头对南方、尾对北方地放进水中冷却……这样铁皮鱼被磁化为指南鱼,它能浮在水上指示南北。这种人工磁化法要比1600年英国人吉尔伯特发现的类似方法早几百年。为使指南鱼在水上浮得更稳,还用木头削刻成鱼形状,再将磁铁放入木头鱼中,同样也能指南北。

比曾公亮稍晚一些的沈括在《梦溪笔谈》中总结了当时人们制造指南针的几种方法。沈括记述了一种更为简便的人工磁化法,即用天然磁石摩擦钢铁针锋,这样铁针便可磁化指南。由于这磁化法主要用于铁针,所以“指南针”到此时才名副其实。沈括所记制造指南针的方法有三种: 一是用磁针横贯灯芯,浮于水上以指南北;二是把磁针放在指甲壳上测定方向;三是将磁针放在碗边上。最好的方法是第三种,叫缕悬法,即在磁针的中端涂上一点点蜡,然后粘上一根丝线,悬挂在无风处,便可以指定南北方向。沈括还不明了地球有南北极之分,磁针才有指南北的特性,但他注意到磁针指南时常常微微偏东,不全是正南方向,这即是磁偏角。沈括记下了观察的情况,却没能说出道理。

“司南”这个细节,更使王充认识到,要遵循事物的自然属性去思考问题,才能获得真美,而不会迷失方向。

指南针,是我国古代的四大发明之一。

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