中国古代四大发明:指南针

吕文天


【正见网2005年01月03日】

一. 磁石和司南

磁石出现的原始年代无法考证,古代关于慈石的最早记载见于《管子・地数篇》。约公元前5000-2070,黄帝问于伯高,黄帝:吾欲陶天下而以为一家,为之有道乎?伯高:上有丹砂者下有黄金,上有慈石者下有铜金,上有陵石者下有铅、锡、赤铜,上有赭者下有铁,此山之见荣者也。苟山之见其荣者,君谨封而祭之。

秦汉以前,中国典籍里没有“磁”字,磁石写作“慈石”。这是为什么呢?东汉高诱解释说:“石,铁之母也。以有慈石,故能引其子;石之不慈也,亦不能引也。”原来中国古人把磁石吸铁比做慈母爱子,所以称磁石为“慈石”。

司南,是最早的指南器,在公元前5世纪的战国时代已出现和使用。当时的司南不仅做为度量工具,其寓意还用于谋略和国策。据成书于西元前四世纪的《鬼谷子・谋篇》记载:故郑人之取玉也,载司南之车,为其不惑也。夫度材、量能、揣情者,亦事之司南也。

西元前三世纪的《韩非子・有度篇》记载:夫人臣之侵其主也,如地形焉,即渐以往,使人主失端、东西易面而不自知。故先王立司南以端朝夕。故明主使其群臣不游意于法之外,不为惠于法之内,动无非法。

二. 纵横时空的汉代司南

汉代司南由一把小勺和一个地盘组成,小勺是用天然磁体磨成的,勺头底部是半球面,外力拨动勺柄,勺体即以球面顶端为圆心在地盘上旋转。

地盘用铜做成,内圆外方,中心圆外围依次布列八卦、天干、地支和二十八星宿,除重合的不计外,共标出了24个方向。天干、地支代表时间,八卦、二十八星宿代表宇宙和相对的28组星象。

天干:甲乙丙丁戊己庚辛壬癸,地支:子丑寅卯辰巳午未申酉戌亥。它们组合在一起的时候就构成了不同的时空维度。(即是乾、坤、艮、震、坎、离、巽、兑八卦代表方位),而二十八星宿是代表天上的二十八组星象图,(名为角、亢、氐、房、心、尾、箕、斗、牛、女、虚、危、室、壁、奎、娄、胃、昴、毕、觜、参、井、鬼、柳、星、张、翼、轸)。司南之杓,投之于地,其柢指南。当仔细体察我们会发现,司南的小勺在时空因素间不停运转,会穿梭不同的时间和空间,仿佛浩瀚宇宙,停止后勺柄定位南方,一时间,时空方位变无形为有形,仿佛又真实可触。古人是站在宇宙的基点上把握人体和时空的对应联系,最早发现了磁能量的存在和定向,司南是这种智慧的一种的应用。

天干和地支合称干支。十天干分别是甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸,十二地支是子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥组合便成为以“甲子”开始排列组合的六十干支循环。历史上以干支纪年已使用了近三千年。天干地支还用于计日,十二地支对应十二个时辰,一个时辰相当于现在的两个小时。赤道式日晷在南宋时期广泛用于计时,利用指针的投影来测定时辰。夏至日北极而影短,昼六十刻,夜四十刻。冬至日南极而影长,夜六十刻,昼四十刻也。易通卦验曰:“冬至,晷长丈三尺。夏至,晷长尺五寸。“谓立八尺表之阴也。”

三. 未解之迷

古人对生命和自然规律的认识,有许多是未解之迷。公元132年,张衡发明的地动仪,其机械原理和震元感应原理至今仍无法解释。

据《后汉书・张衡列传》记载:阳嘉元年,张衡复造候风地动仪。以精铜铸成,员径八尺,合盖隆起,形似酒尊,饰以篆文山龟鸟兽之形。中有都柱,傍行八道,施关发机。外有八龙,首衔铜丸,下有蟾蜍,张口承之。[一]其牙机巧制,皆隐在尊中,覆盖周密无际。如有地动,尊则振龙机发吐丸,而蟾蜍衔之。振声激扬,伺者因此觉知。虽一龙发机,而七首不动,寻其方面,乃知震之所在。验之以事,合契若神。自书典所记,未之有也。尝一龙机发而地不觉动,京师学者咸怪其无征,后数日驿至,果地震陇西,于是皆
服其妙。自此以后,乃令史官记地动所从方起。

四. 指南针的演绎

据沈括《梦溪笔谈》记载,北宋时有四种不同装置的针型指南仪,即水浮法、缕悬法、指甲法和碗唇法。水浮法指南针是把磁针横穿灯草心,放在水碗内,利用灯草的浮力和水的滑动力用磁针来指示南北。缕悬法是把一根磁针用单丝粘住,悬在木架上,针下则安放一个标有方位的圆盘;静止时,钢针就指示南北。指甲法是把一枚磁针放置在大拇指的指甲上,磁针会在光滑的指甲表面旋转而指南北。碗唇法则是把磁针置于碗的边缘。在这四种方法中,缕悬法指针转动灵活,在指导方位上准确性较高。但使用时不能有风,物体不得晃动,有很多限制。而水浮法指南针漂浮水面,能相对保持磁针的水平和稳定。

沈活在试验缕悬法指南针时,多次发现磁针并不是指示正南正北,而是微偏西北和东南,从而发现了地磁偏角──地球南北极连线交叉构成的夹角,这是世界上关于地磁偏角最早记载。

除了指南针以外,元朝时期,还造成了立针式的指南工具──指南龟和指南鱼:在木刻的龟、鱼腹部安装磁体,下用立针支撑。到了明嘉靖年间,又出现了旱罗盘。旱罗盘以钉子支在磁针的重心处,并且使指点的摩擦阻力十分小,磁针可以自由转动。由于磁针有了固定支点,就不会象放在水面那样到处游荡。因此旱罗盘比水罗
盘更适用于航海。

五. 普世的文明

明代中国的航海家郑和曾率庞大船队七下西洋。郑和领导的船队,共有二万七千多人,乘坐大船六十多艘,这些船上有罗盘针和航海图,这些大船称为“宝船”。最大的“宝船”,长四十丈,阔十八丈,是当时海上最大的船只。这支船队到过印度支那半岛、南洋群岛、印度、波斯和阿拉伯的许多地方,最远到过非洲东岸,前后经过三十多个国家。

12世纪前后,指南针通过贸易传到了阿拉伯,后传到欧洲。

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