追溯指南针发明的故事

来源:广州日报

水罗盘

导航是人类的基本需求。即使在茹毛饮血的游猎时代，一早起身狩猎的男人们也永远不会忘记归家的路。在那个湿漉漉，铺着树叶的山洞里，总有一团篝火，一片盼望他们的目光。

人们的脚步伴随着胆量的增长拓展，终于有一天他们发现，无论是天上的星星，还是身边的树皮，都不再能告诉自己山洞的方向。于是在一团不知从何而起的大雾中，一个叫风后的奇男子，祭出了自己最新研制的法宝——指南车。

现代的人们普遍认定，后代的司南、罗盘，都是指南车的嫡系子孙。人们还说，没有它们，就不会有大航海时代。

到底是谁最早把这磁石制成的设备装上了海船，没人知道。不过我们确知，这种船，最早出现在广州附近的海面上。

夜则观星 昼则观日 阴晦则观指南针

从人类社会的早期开始，广州所在的岭南地区，就是造船的胜地。西汉南越王墓中出土的铜提筒，绘制了载满以羽毛装饰的战士的大船，那是先民们对水上健儿的史诗般的歌颂。

早年的航海者们，受到导航技术的强劲制约。虽然我们能从世界各地的历史遗存中找到他们驾驶独木舟或者大木筏穿洲过洋的证据，但众多海岛上人类群落发展水平的封闭、蒙昧甚至退化，也告诉我们这种孤舟重洋的方式成本多么高昂。

上世纪中叶曾经模拟远古人类越洋壮举的挪威人海尔达尔这样写他在重建的轻木筏子上的所见：“四周墨黑的波涛矗立如塔，无数发光的热带星星，仿佛从海水的浮游生物处得到一点反光。时间和进化似乎已不复存在，我们被历史永恒不变的一方面——星空之下无尽无绝的黑暗所吞噬了”。显然，人类在方向感上的天然缺陷，需要借助更加有效的外部力量弥补。

到了宋代，大量巨舰的建造记录令我们知悉，中国南方的远洋航行出现了一个高峰。学者们说，这是和航海技术的突飞猛进分不开的。技术突破的标志，就是“指南针开始应用于航海，这是具有划时代意义的大事”。

目前学术界公认的有关指南针的最早记录，来自北宋朱彧的《萍州可谈》：“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦则观指南针，或以绳钩取海底泥，嗅之便知所至。”这部书由朱彧写于北宋宣和元年（1119）。他是根据父亲朱服在广州做知州时的所见所闻而写。朱服是在北宋哲宗元符二年至徽宗崇宁元年（1099~1102）任广州知州的，也即广州海船上使用指南针的时间不会晚于此时。

这是世界航海史上最早使用指南针的记录。

指南车模型

昼夜守视惟谨 毫厘之差 生死系矣

在船舶诞生之初，人类大抵只敢于在目力所能达到的最远范围内航行。茫茫的大海之上，并没有多少明显的标志。波浪和鱼，太阳和星星，来了又去，周而复始。能依托头顶星空在洋面上弄清方位的，只是极少数最杰出的航海族群。而指南针的出现，造成了新的可能。

根据现代学者的研究，我国最初的指南针采用的是水浮法。后来，水浮法指南针被称为水罗盘，即把磁化了的铁针穿过灯芯草，浮在水上，磁针浮在水上转动来指引方向。把指南浮针与方位盘结合在一起，就成了水罗盘。出现时间大约在南宋。南宋赵汝适在《诸蕃志》中说：“渺茫无际，天水一色，舟舶来往，惟以指南针为则。昼夜守视惟谨，毫厘之差，生死系矣。”船上有专门的人负责守着罗盘，不断修正航向。这是一船安全的关键，丝毫不敢大意。

用罗盘导航，应该说是今天海图经纬化之肇始。借助这样的先进设备，宋朝的海外贸易超过了前代，成为世界上从事海外贸易的重要国家。那时，中国商船的踪迹，近至朝鲜、日本，远达阿拉伯半岛和非洲东海岸。

不过这时候，古老的“牵星术”依然继续存在。明代郑和下西洋的船队中，我们就见到有结构精巧的牵星板。这是古代观星导航技术发展到成熟阶段的一项重要发明。古代航海家一代代积累起来的海洋地理知识，对信风、洋流的认识，当然也是船家的必修课。还能有什么像脾气难测的波涛那样，更适合做一个好老师呢？

沈括

漫长的发展 遥远的传播

指南针在中国古代的演进经历了很长时间。学者指出，王充《论衡》中所记“司南之构杓，投之于地，其抵抵指南”，应是模仿当时使用的圆底搏勺的形式，将磁石琢成磁勺，放在栻占用的地盘上来旋定南北方向。庄季裕《鸡肋篇》记载在两只水瓢中置磁石铁屑，进行两瓢相互吸引的幻术，这反映南宋初年司南已被指南针所代替了。

中国古代还掌握了利用磁石对钢铁进行人工磁化，制造指南针的技术。用磁石制造司南，需要通过琢玉工艺手段，费工费时，而且如果质料不精，极向不准，是很难完成的。人工磁化的指南针就不然，只要将一根钢针在磁石上摩擦，顷刻之间钢针就能磁化。这项发明最早的记载见于北宋科学家沈括（1031~1095）所著《梦溪笔谈》：“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。水浮多荡摇，指爪及碗唇上皆可为之，运转尤速，但坚滑易坠，不若缕悬为最善。其法取新渡中独茧缕，以芥子许蜡缀于针腰，无风处悬之，则针常指南”。关于磁偏角，沈括又做了试验。沈括精于天文历法，因而他从圭表的地理子午观测比较中加以证明。磁针偏角的发现，是古代科学史上的重要成果。欧洲到了13世纪才知道磁针偏角，那时多误解为指南针工艺装置上的缺点。

沈括在指南针装制技术上做了四种试验——水浮法、指甲旋定法、碗唇旋定法、缕悬法。但实际的指南针制作中，广泛应用的是第一种。

在明嘉靖年（1522~1566）以前，我国海航一直使用水罗盘，其制作简单方便，但不太平稳，易随船舶的摇动而摇晃。中国传统式样的指南针于十二三世纪传入阿拉伯，后又传入欧洲。欧洲最早对磁针的描写见于英国亚历山大·内卡姆在1195年所写的《论物质的本性》，书中的磁针装置与中国宋代所记的浮针完全一致。之后，欧洲人将磁针放在钉子尖端，可自由转动，制成了旱罗盘，旱罗盘有固定的支点，不像水罗盘那样不平稳，性能更适用于航海。在明嘉靖年间，我国也开始使用旱罗盘。