產(chǎn)生背景

地球是一個(gè)大磁體。地球的兩個(gè)極分別在接近地理南極和地理北極的地方。地球表面的磁體，當(dāng)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)因磁體同性相斥、異性相吸的性質(zhì)指示南北——這個(gè)道理，古人不夠明白；但這類現(xiàn)象，古人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)。

磁現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)

先秦時(shí)代的中國(guó)勞動(dòng)人民已經(jīng)積累了對(duì)磁現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，在探尋鐵礦的時(shí)候，常常遇到磁鐵礦，即磁石（主要成分是四氧化三鐵——化學(xué)式Fe3O4，別名氧化鐵黑、磁鐵、吸鐵石，為具有磁性的黑色晶體，故又稱為磁性氧化鐵）?！豆茏印返臄?shù)篇中早已記載了這些發(fā)現(xiàn)：“山上又磁石者，其下有金銅?！薄渡胶＝?jīng)》中也有類似的記載。磁石的吸鐵特性很早被人發(fā)現(xiàn)，《呂氏春秋》九卷精通篇就有：“慈招鐵，或引之也。”古人稱“磁”為“慈”。古人把磁石吸引鐵看作慈母對(duì)子女的吸引。并認(rèn)為：“石是鐵的母親，但石有慈和不慈兩種，慈愛的石頭能吸引他的子女，不慈的石頭就不能吸引了?！睗h以前古人把磁石寫成“慈石”，是慈愛石頭的表達(dá)。到了西漢，有一個(gè)名叫欒大的方士，他利用磁石的特性做了兩個(gè)棋子的東西，通過調(diào)整兩個(gè)棋子極性的相互位置，有時(shí)兩個(gè)棋子相互吸引，有時(shí)相互排斥。欒大稱其為“斗棋”。他把這個(gè)新奇的玩意獻(xiàn)給漢武帝，并當(dāng)場(chǎng)演示。漢武帝驚奇不已，龍心大悅，竟封欒大為“五利將軍”。

李約瑟的觀點(diǎn)，他在《中國(guó)對(duì)航海羅盤研制的貢獻(xiàn)》一文，有明確的闡述。他從《古今注》、《管氏地理指蒙》、《九天玄女青囊海角經(jīng)》等書的記載中推測(cè)出如下結(jié)論：“磁石指向性轉(zhuǎn)移到它吸過的鐵塊的發(fā)現(xiàn)在中國(guó)大約在一世紀(jì)到六世紀(jì)。在十一世紀(jì)以前的某個(gè)時(shí)期就已發(fā)現(xiàn)，不僅可以用鐵塊在磁石上磨擦產(chǎn)生磁化現(xiàn)象；而且還可以用燒紅的鐵片，經(jīng)過居里點(diǎn)(CuriePoint)，冷卻或淬火而得到磁化，操作時(shí)，鐵片保持南北方向。

發(fā)明歷史

戰(zhàn)國(guó)時(shí)期

據(jù)《古礦錄》記載最早出現(xiàn)于戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的磁山一帶。指南針的前身是中國(guó)古代四大發(fā)明之一的司南。

據(jù)1982年3月，《光明日?qǐng)?bào)》報(bào)道：磁山（在今河北省邯鄲市武安）是我國(guó)四大發(fā)明之一指南針的發(fā)源地。據(jù)《古礦錄》記載：《明史地理志》稱：“磁州武安縣西南有磁山，產(chǎn)磁鐵石?！?又《明一統(tǒng)治》稱：“磁州武安縣西南有磁山，產(chǎn)磁鐵石?！?又《古礦錄》記載：《明一統(tǒng)治》稱：磁山，在縣西南30里，土產(chǎn)礦石，州名取此。磁山，指南針的故鄉(xiāng)。

典籍記載有關(guān)指南針的事情和典籍作者，全都在古代邯鄲為中心的燕趙文化區(qū)域內(nèi)；在可考典籍范圍內(nèi)記載的中國(guó)古代指南針，全都是用天然磁石磨制而成； 且根據(jù)先秦典籍記載，產(chǎn)天然磁石的只有武安磁山（今河北省邯鄲市武安）。在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期有可能制造司南的地方，只能在以邯鄲為中心的燕趙文化區(qū)域內(nèi)，武安極有可能就是指南針的故鄉(xiāng)。

觀點(diǎn)之一

王振鐸的相關(guān)觀點(diǎn)，指南針的發(fā)明至早不逾于宋代，此種觀點(diǎn)在其一系列的研究成果都有所體現(xiàn)。如在《司南、指南針與羅經(jīng)盤(上)》一文中所述：“自周末至李唐，古人所稱述之‘司南’或稱‘指南’為一種辨別方向之儀器，其物便于攜帶及測(cè)驗(yàn)，宛如指南針之用矣。王振鐸認(rèn)為在唐朝已經(jīng)出現(xiàn)了便于攜帶的類指南針儀器，但絕不是指南針。王振鐸把此種物件看作是指南針的過渡形式。王振鐸未明確論斷指南針發(fā)明的具體時(shí)問，由于缺乏材料，出于科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性方面考慮，所以未輕易論斷。他在《司南、指南針與羅經(jīng)盤(中)》中說(shuō)：“(指南)魚法固早于(指南)針法約半個(gè)世紀(jì)，然此二者先后相互之關(guān)系，仍有待史證之發(fā)現(xiàn)而說(shuō)明也?！闭窃诖饲闆r下說(shuō)的。另外，在同一篇論文中又說(shuō)：“中國(guó)古代，藉縫紉之鋼針，經(jīng)人工傳磁，而成人造磁體之指南針，其史證之發(fā)現(xiàn)，至今尚未見有早于十一世紀(jì)以前者?！边@是以北宋時(shí)沈括《夢(mèng)溪筆談·雜志一》與《夢(mèng)溪筆談補(bǔ)》為根據(jù)而加以論斷的。這兩篇文章中記載了此種人工傳磁而成人造磁體的指南針。另外王振鐸在此篇文章中批判了英人維烈亞力(Alexanderwylie)所著《中國(guó)研究》中所指的唐朝僧一行已經(jīng)注意到了磁針?biāo)阜较蚺c北極之差的錯(cuò)誤理解。最后鄭重地提出論斷：“按中國(guó)磁針偏向之記載，尚未發(fā)現(xiàn)史證有早逾《夢(mèng)溪筆談》者，存中記其‘微偏東’，寇宗爽記謂‘偏東’，即指磁針之偏角而言。”這便是王振鐸由于材料所謂限制而不能對(duì)中國(guó)磁偏角的發(fā)現(xiàn)時(shí)間有一個(gè)確切的認(rèn)識(shí)。關(guān)于指南針的發(fā)明時(shí)代，王振鐸只是給出了一個(gè)大致的推測(cè)，在《司南、指南針與羅經(jīng)盤(中)》中，王振鐸說(shuō)：“指南針之發(fā)明時(shí)代，以《萍洲可談》海舶用磁針及沈括謂方家制磁針，信其創(chuàng)始必早?！敝改厢樀陌l(fā)明應(yīng)當(dāng)是一個(gè)很漫長(zhǎng)的時(shí)間中，慢慢地改進(jìn)的結(jié)果，而不同時(shí)期的形式，也應(yīng)以不同的形式出現(xiàn)，王先生也只能給出一個(gè)時(shí)間區(qū)間。

觀點(diǎn)之二

李約瑟的觀點(diǎn)，順序的磁偏角，先向東后偏西，體現(xiàn)在中國(guó)堪輿羅盤的設(shè)計(jì)的同心圓，這些同心圓一直存留至當(dāng)代。勿容置疑，磁羅盤在中國(guó)用于堪輿目的很久以后，才被用于航海。但是航海羅盤確是中國(guó)人的發(fā)明，它可能發(fā)生在十一世紀(jì)以前的某個(gè)時(shí)期或更早的時(shí)期?！崩罴s瑟在此段中對(duì)指南針，磁偏角、羅盤等問題論述的清楚，雖然有些論斷過于武斷，但是對(duì)中國(guó)指南針的發(fā)明問題，做出了一個(gè)總結(jié)性的論斷。

潘吉星先生在王振鐸先生與李約瑟先生研究的基礎(chǔ)之上加以總結(jié)，但可以明顯看出他比較同意李先生的觀點(diǎn)，對(duì)于李約瑟先生所提到的幾個(gè)材料在《中國(guó)古代四大發(fā)明——源流外傳及世界影響》一書作了詳細(xì)地論述與闡述。但同時(shí)也和李約瑟先生一樣，在有些問題上過于武斷，明顯的證據(jù)不足，讓人難以信服。

如他在書中所述：“但從司南儀到指南針中間經(jīng)歷了幾個(gè)技術(shù)過渡，這些過渡發(fā)生在魏晉南北朝至唐代?！彼@種論斷性的結(jié)論沒有太多的材料支持。但此結(jié)論在大體上是沒有錯(cuò)的。潘吉星先生和李約瑟先生一樣把崔豹《古今注》中的“蝌蚪，蝦蟆，(青蛙)子也，一名懸針，一名玄魚?！弊鳛椤皬纳椎结槨钡倪^渡來(lái)看。他說(shuō)：“將在空中的磁針與方位盤配合，在晉南北朝曾經(jīng)用過，確能指南，從而實(shí)現(xiàn)了李約瑟先生說(shuō)的from the spoon to the needle(從勺到針)的過渡。”潘吉星先生在同一本書中也對(duì)水羅盤的出現(xiàn)時(shí)問做出了論斷。他說(shuō)：“有證據(jù)顯示，9世紀(jì)唐代堪輿羅盤制造者已經(jīng)做出了這決定性的一步?！痹谕豁?yè)中，他再一次強(qiáng)調(diào)說(shuō)：“晉南北朝開始對(duì)司南作技術(shù)改進(jìn)，而在唐代后期完成從司南向羅盤的轉(zhuǎn)變，北宋人享受這些技術(shù)成果并使之發(fā)揚(yáng)，歷史的發(fā)展脈絡(luò)應(yīng)是如此。”進(jìn)一步對(duì)指南針的發(fā)展脈絡(luò)做出了闡述。潘吉星在李約瑟先生研究的基礎(chǔ)之上，吸收了王振鐸先生的部分觀點(diǎn)，對(duì)指南針的發(fā)明時(shí)間與過程重新作了一個(gè)界定，雖然依然有部分不妥之處，但總體來(lái)說(shuō)，是科技史上的一個(gè)進(jìn)步。麗另外一些學(xué)者，或是沒有新材料而做出驚人的論斷，或是材料不足，僅憑某一材料片段做出新的論斷，但總體來(lái)說(shuō)均未能讓眾人信服，影響亦不是很大?！倍阎改厢樒鹪凑摂嘤谔拼?。姑且不論此論斷的正確與否，單依此材料根本不能得出此種論斷。

觀點(diǎn)之三

在成都民間收藏族的藏品中，發(fā)現(xiàn)了一件極具學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值的玉(石)器，它是由七塊玉(石)板拼接而成，正面是圖形，反面是古文字，特別是在第4塊玉(石)板上的中間，有一個(gè)圓形圖案，其上放置了一個(gè)類似半個(gè)“地球”的東西。在這個(gè)“地球”的頂部(北極)有一個(gè)直徑4cm的小洞，其中插有一支玉(石)的指南針，在圓形圖案上還有“東”、“南”、“西”、“北”四個(gè)古文字。依據(jù)現(xiàn)有學(xué)科專業(yè)知識(shí)分析，這四個(gè)古文字與我們今天在進(jìn)行地質(zhì)填圖時(shí)所使用的羅盤上的“東”、“南”、“西”、“北”的方位字一樣，除東字外，其余“南”、“西”、“北”三個(gè)字均與甲骨文不同。在三星堆玉(石)器上發(fā)現(xiàn)指南針很重要，那種認(rèn)為指南針最早出現(xiàn)在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代的觀點(diǎn)由此會(huì)被徹底推翻，文獻(xiàn)中曾提及的黃帝發(fā)明指南車一事，但至今只是推測(cè)，未見考古實(shí)物，而三星堆地區(qū)玉(石)器上指南針的發(fā)現(xiàn)把中國(guó)指南針的發(fā)現(xiàn)史推到了伏羲時(shí)代。三星堆發(fā)現(xiàn)的指南針是玉(石)的，不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，是象征性的。

指南詞義

“指南”的詞義有指導(dǎo)或準(zhǔn)則之意，而“指南”來(lái)源于“司南”，兩者僅一音之轉(zhuǎn)。在漢至唐的文獻(xiàn)中，讀者可讀到諸如“事之司南”、“文之司南”以及人之司南等詞語(yǔ)。唐代以后，在社會(huì)科學(xué)中，“司南”一詞完全為“指南”所取代。唐代以后，“司南”（磁勺）奇跡般地銷聲匿跡，因是磁針已經(jīng)問世。

磁子午線

磁子午線隨一年四季的變化而變化。其一，在春分，秋分這天，磁子午線與子午線，以及地球的經(jīng)線三線重合，指南針直指地球的南北方向極點(diǎn)，誤差只有0。08°地軸偏心率，可以忽略不計(jì)。其二，在夏至，冬至這天，磁子午線和子午線是不重合的并且偏磁角最大，最大偏差量為正負(fù)23。26°，也就是說(shuō)在地球南北極附近偏磁點(diǎn)最大，用地球的周長(zhǎng)除以365°角在正負(fù)23°，等于偏磁極點(diǎn)對(duì)應(yīng)南北極點(diǎn)的距離(正負(fù)弧度公里)。