『路迷端倚司南駕』
——引領(lǐng)人類探索世界的指南針

蔣清宇

北京師范大學(xué)文學(xué)院

指南針發(fā)明與應(yīng)用的歷史，就是一部人類文明發(fā)展和社會進步的歷史。指南針的發(fā)明和制造者們應(yīng)該想象不到，手中的一根不起眼的磁針，會在歷史的演進中成為人類征服大海的關(guān)鍵，直接促成了大航海時代的到來和新大陸的發(fā)現(xiàn)。提起古代的指南針，我們印象最深的應(yīng)該就是漢代先民智慧的結(jié)晶——勺狀的“司南”了。指南針雖然歷經(jīng)多種不同的形態(tài)，但原理從未改變，都是利用磁極性指示方向。談?wù)撝改厢槪覀兿葟拇努F(xiàn)象與司南講起。

磁現(xiàn)象與天然磁石

地球是一個巨大的磁體，在它的周圍存在著磁場。磁現(xiàn)象是最早被人類認識的物理現(xiàn)象之一，中國是世界上最早發(fā)現(xiàn)磁現(xiàn)象和利用物質(zhì)磁性來指示方向的國家。

天然磁石首先被先民關(guān)注到的，是它與鐵能相互吸引這一特性。在古代典籍中，磁石被稱為“慈石”，如《管子》中“上有慈石者，下有銅金”的記載，其中的“銅金”指的就是鐵。這條記載表明，古人發(fā)現(xiàn)磁石與鐵常常相伴出現(xiàn)。而在《呂氏春秋·精通》中記載：“慈石召鐵，或引之也?！笨梢钥吹?，先民進一步關(guān)注到了磁石與鐵能夠相互吸引。古人如何理解這種吸引力，或許可以從“慈石”的命名中得知一二?！按取痹凇墩f文解字》中被解釋為“愛”，漢代高誘在《呂氏春秋注》中解釋“慈石召鐵，或引之也”時說：“石，鐵之母也。以有慈石，故能引其子。石之不慈者，亦不能引也。”大意為石是鐵之母，有母性、慈愛的石頭能吸引“其子”，即吸引鐵，而那些沒有慈愛之性的石頭就不能吸引鐵。在現(xiàn)代科學(xué)的視角下，這樣的觀點是值得商榷的。但是，“母親的慈愛”這樣樸素的比喻，卻反映出古人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了磁場天然存在這一科學(xué)事實。母親對孩子的慈愛之情是天然的，以這種感情命名的“慈石”，也天然地可以吸引鐵等物質(zhì)。在兩千五百余年前的時代，這樣的認識和洞察已然值得后人稱服。在古希臘，最早發(fā)現(xiàn)并明確記錄磁石吸鐵現(xiàn)象的希波格拉底和伊壁鳩魯，時代與韓非相近，但是在西方，影響磁石指南的關(guān)鍵特性“指極性”的發(fā)現(xiàn)及磁性指南設(shè)備的誕生遠晚于中國。電子磁性后來成為了現(xiàn)代物理學(xué)的前沿課題，值得記住的是，世界對磁的利用發(fā)軔于古代中國。

除了能吸引鐵，磁石還有極性。到了戰(zhàn)國時期，磁石的極性也逐漸被人們認識到，并加以利用，制成了司南，司南是我們今天可以在文獻中找到的指南針的最初形態(tài)。

“司南”身份之爭

關(guān)于“司南”的記載，最早出現(xiàn)在《韓非子·有度》中：“夫人臣之侵其主也，如地形焉，即漸以往，使人主失端，東西易面而不自知。故先王立司南以端朝夕?！表n非子用人行路來打比方，認為君主統(tǒng)治國家如同行路，而臣子侵奪君主的權(quán)力，就會讓君主所處的地形發(fā)生改變，長此以往，君主就會迷路，分辨不清方向，所以先王會使用司南來端正方向。漢代王充在《論衡·是應(yīng)》中對司南的形狀和使用方法做了記錄，說：“司南之杓，投之于地，其柢指南?！贝笠馐前汛攀瞥缮椎男螤睿旁诘乇P上，勺子的勺柄就會指向南方。地盤是一種銅制的羅盤，盤上雕刻了天干、地支、八卦，是古代常用的卜筮工具。司南是一種勺狀的磁性測向儀器，為中國科學(xué)史界公認，中國國家博物館根據(jù)《論衡》中的記載，制作了漢代司南復(fù)原模型。

司南復(fù)原模型（中國國家博物館藏）

迄今為止，出土文物中都沒有勺狀的磁性測向工具出現(xiàn)，所以今人只能通過文獻的描述力圖復(fù)原司南的樣貌。由于中國考古學(xué)界長期以來都使用古文獻與古文物互證的研究方法，僅基于文獻的司南復(fù)原模型遭到了一些質(zhì)疑。關(guān)于《韓非子》和《論衡》中記載的“司南”的具體所指，主要有三種不同的說法。

1.“司南”指南車說

“司南”指南車說認為兩種文獻中的“司南”說的是指南車。這種說法唐代就有，清代王先慎《韓非子集解》收錄了唐代《韓非子》的舊注，舊注中說：“司南，即指南車也，以喻國之正法?！边@種說法可能是受了成書稍晚于《韓非子》的著作《鬼谷子》的影響?！豆砉茸印防镉涊d了一名鄭國人在尋找和開采玉石時，會乘坐“司南之車”避免迷失方向，北齊馬鈞所著《物理論》將“司南之車”稱為“指南車”，說“指南車見鬼谷子”。2005年，學(xué)者孫機發(fā)表論文《簡論“司南”兼及“司南佩”》，認為《論衡》中的“司南”指的是指南車。孫機首先指出復(fù)原依據(jù)的《論衡》原文摘自明代刊行的《論衡》，但是在宋本《論衡》中，“司南之杓”寫作“司南之酌”，“杓”是一個誤字。并且天然磁石的磁距很小，很難制成能指極的勺?！稌x書》中有“司南車一名指南車”的說法，所以孫機認為，“司南”是“司南車”的簡略稱呼。

什么是指南車？根據(jù)現(xiàn)有的文獻材料，指南車是一種機械定向的自動控制設(shè)備，從外形上看它往往是雙輪獨轅車，車內(nèi)安裝有能夠自動離合的齒輪定向系統(tǒng)，車上立有一個木頭人，在齒輪系統(tǒng)的作用下，不論車輛的朝向如何，木頭人的手永遠能指向南方。雖然根據(jù)《晉書》，指南車也有“司南車”的別名，并且指南車與司南都可以用來指示方向，但值得我們注意的是，指南車的工作原理與司南完全不同。指南車是一種自動機械裝置，不依賴地球磁場；而司南是一種在地球磁場下工作的測向裝置。關(guān)于指南車的起源有很多傳說，西晉崔豹《古今注》中認為，黃帝發(fā)明了指南車。在與蚩尤部落的涿鹿之戰(zhàn)中，蚩尤制造大霧，黃帝及部落眾人就是靠著指南車找到方向，取得了戰(zhàn)爭勝利。《太平御覽》引《鬼谷子》，說商晚期時部族肅慎的首領(lǐng)曾朝見文王，回去的時候擔(dān)心自己迷路，周公制作了指南車送給他。根據(jù)近幾十年的考古材料，河北、河南、山西、陜西等地都出土了金屬齒輪，它們的年代在戰(zhàn)國到西漢時期，故中國最早的齒輪傳動裝置不可能早于戰(zhàn)國，“黃帝作指南車”和“周公作指南車”都只能當(dāng)作傳說故事。

在可信的文獻記載中，較早制造出指南車的是三國時期魏國的馬鈞。馬鈞制造指南車，源于一場爭執(zhí)?！度龂尽放崴芍⒁敌?，說馬鈞在給事中任上的時候，與同朝為官的高堂隆、秦朗發(fā)生了激烈的爭執(zhí)，高堂隆和秦朗二人認為古代黃帝造的指南車只存在于傳說之中，現(xiàn)實中不可見；精通機械的馬鈞堅持認為指南車雖然后來失傳了，但曾經(jīng)存在過。二人因此嘲笑馬鈞，認為他癡心妄想，上書魏武帝讓馬鈞造出指南車。結(jié)果馬鈞奉詔，真的把指南車造了出來。根據(jù)《宋書·禮志》記載，在馬鈞之后，解飛、令狐生和祖沖之都造出了指南車。

指南車復(fù)原模型（南京六朝博物館藏）

“司南指的是指南車”這種說法可信嗎？筆者認為不太可信，原因有四：其一，如前所述，考古證據(jù)表明齒輪的使用開始于戰(zhàn)國到西漢時期，直到西漢時才有同樣運用齒輪傳送裝置的記里鼓車，現(xiàn)在學(xué)界一般認為齒輪傳動裝置發(fā)明于西漢，所以《韓非子》《鬼谷子》中出現(xiàn)的“司南”不可能是使用齒輪傳送裝置的指南車；其二，《論衡》里記載了司南的用法，說用的時候要“投之于地”，指南車作為車，從制成起它的使用場景就應(yīng)該是在地上的，沒有必要特地加一句“投之于地”；其三，在“鄭人之取玉也，載司南之車，為其不惑也”（《鬼谷子·謀篇》）的記載里，如果“司南”指的就是“指南車”，“載司南之車”表達的就是“裝載指南車的車輛”，這種表達不合情理；其四，“司南指南車說”的證據(jù)之一是宋殘本《論衡》寫“司南之杓”作“司南之酌”，“酌”從酉，勺聲，本義是一種盛酒器，與“勺”是同源詞，“酌”作為“杓”的異文，應(yīng)該是由于通假的緣故，南朝吳均《酬蕭新浦王洗馬二首（其二）》詩中有“獨對東風(fēng)酒。誰舉指南酌”，便可作“酌”為“杓”通假字的例證，無法證明司南與“勺”毫無關(guān)系。至于從“酌”推論到司南為一輛車，那就更是于古無征了。不過，這場關(guān)于司南與指南車的討論，給我們提供了了解先民辨識方向方法的許多科技史史料。從指南車發(fā)明制作的歷史和故事中，我們可以領(lǐng)略先民在機械制造上的許多巧思。

2.“司南”圭表說

“司南”圭表說認為，“司南”是一種類似圭表的觀測日影測量時間的儀器。

在指南針和指南車發(fā)明之前，先民是如何探測方位的？這個問題的答案與圭表有關(guān)。古人很早就觀察到，樹木在太陽照射下會留下影子，并且在一天不同的時間，影子的朝向和長短會有變化。圭表是在這種經(jīng)驗之下制成的，利用日影判斷時間、方位的天文測量儀器。在地面上立起一根竿子，陽光照射竿子，會在地上投出日影；沿著日影在地上放上測量工具，就可以記錄一天的不同時段日影的長短，綜合日影的朝向變化就能判斷一天中的具體時間、自己所處的方位，乃至一年中的不同時節(jié)。這種測量方法就叫作“立表測影”，在地面上立起的竿子叫作“表”，與地面平行的正南北方向平放的量尺就叫作“圭”，二者合一，這種儀器被稱為“圭表”。圭表的材質(zhì)多樣，可以是木質(zhì)、石質(zhì)或銅質(zhì)，高度一般是八尺，大致與一名身材高大的成年男性一致。圭表材質(zhì)簡單，易于制作，功能多樣，實用性強，整體的設(shè)計思路蘊含著中國人“四兩撥千斤”的智慧，所以我國天文史家高平子才會如此贊嘆：“我國圭表測景法，可謂以最簡單儀器，作天文上極重要應(yīng)用?！?/p>

圭表的出現(xiàn)時間非常早。在商代的甲骨卜辭中，對卜辭中常見的“立中”，有學(xué)者認為，這個詞反映的是商代人立表測算日中，以此進行祭祀。還有學(xué)者補充道，甲骨文的“中”字本身就像以旌旗測量日影之形，“中”字的本義是“日當(dāng)午則旌影正”，“中”原來的意思是正午時分測量太陽旌旗的影子正了，如此理解，“立中”指的就是立表測影的活動。《周禮·考工記》中“土圭，尺有五寸，以致日，以土地”的記載描述的就是圭表。

認為司南是圭表的說法是在對《韓非子·有度》“故先王立司南以端朝夕”的解讀中產(chǎn)生的。聞人軍認為，《韓非子·有度》篇用了很多篇幅去描述地形的變化和地形變化對人方向辨別的影響，比如“如地形焉”“東西易面”等，然后引出“先王立司南以端朝夕”，這就很符合需要利用地形來判斷南北方向的圭表的使用描述。該學(xué)者還認為，《韓非子·有度》篇先王立司南的目的“以端朝夕”可以與《周禮·考工記》中的“晝參諸日中之景，夜考之極星，以正朝夕”相互參考，而這段《周禮·考工記》的文字講的就是先民在日中的時候進行立表測影的活動，所以《韓非子·有度》篇中先王用來“端朝夕”的“司南”其實是圭表中的“表”。

“司南”即為圭表的說法同樣值得懷疑。如果觀察《韓非子·有度》的上下文，會發(fā)現(xiàn)文章是在用一種打比方的形式講人君治國的道理，這種用比喻勸說統(tǒng)治者接受自己觀點的勸諫方法經(jīng)常被當(dāng)時游說各國君主的士人使用，對待他們留下的文獻，鑿實去理解，比如把“地形”理解為“實際的地表形態(tài)”，而不考慮其中可能存在的修辭，是不太合適的。而且，圭表出現(xiàn)的時間非常早，在中國古代歷史的時間和節(jié)氣測量中一直占據(jù)著相當(dāng)重要的地位，檢諸文獻，卻很少有其他將圭表類儀器稱為“司南”的記載，在文獻上，這個結(jié)論是沒有充分證據(jù)支持的。

3.“司南”北斗說

現(xiàn)代學(xué)者對“司南”北斗說的討論持續(xù)了很長時間。1956年已有學(xué)者發(fā)表文章，認為《論衡》中的“司南”是北斗七星中的柄三星。古人將北斗七星稱為“天樞、天璇、天璣、天權(quán)、玉衡、開陽、搖光”，柄三星指的是玉衡、開陽與搖光三星。在現(xiàn)代天文學(xué)中，成勺狀的北斗七星從斗身上端開始，到斗柄末尾被依次以希臘字母命名為α、β、γ、δ、ε、ζ、η，北斗七星中的柄三星，即為大熊座的ε、ζ、η 三星。

持“司南”北斗說看法的學(xué)者對《論衡》“司南之杓”中“杓”字的解釋與主流觀點不同。北斗七星的古代稱呼可見于《史記索隱·天官書》所引《春秋運斗樞》的文字：“斗，第一天樞，第二旋，第三璣，第四權(quán)，第五衡，第六開陽，第七搖光。第一至第四為魁，第五至第七為標，合而為斗?！薄妒酚浰麟[》還引用《春秋文耀鉤》的文字說：“斗者，天之喉舌。玉衡屬杓，魁為琁璣?！笨梢钥闯觯墨I中北斗柄三星被稱為“標”或“杓”。在《司南新釋》中，該學(xué)者還列舉出一些文獻材料，如《后漢書·輿服志》有“后世圣人觀于天，視斗周旋，魁方杓曲”一段文字，其中記錄了古人觀星的情況?！翱借记本_地形容了北斗七星中斗身的四顆星呈現(xiàn)方形排列，斗柄三星略曲的形態(tài)?！稌x書·天文志》中也有“魁四星為璇璣，杓三星為玉衡”的記載。唐代劉禹錫《七夕二首》（其二）有“初喜渡河漢，頻驚轉(zhuǎn)斗杓”一句，寫出了在七夕的民俗傳說里，織女找牛郎相會時那種迢迢千里、驚喜交加的情感，詩句中的斗杓指的應(yīng)是北斗七星。宋代范成大《除夜書懷》詩中有“運斗寅杓轉(zhuǎn)，周天日御回。夜從冬后短，春逐雨中來。鬢綠看看雪，心丹念念灰”的記述，結(jié)合詩題及上下文文意，詩句寫的是除夕夜觀天象后生出的感慨。北斗七星斗柄的指向隨季節(jié)變化而變化，如“斗柄東指，天下皆春；斗柄南指，天下皆夏；斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指，天下皆冬。”詩句中“運斗寅杓轉(zhuǎn)”，是一種在除夕夜生出的“北斗星斗柄轉(zhuǎn)了一圈，又過了一年”的感慨。

要討論“司南”北斗說否能成立，關(guān)鍵在于《論衡》“司南之杓，投之于地，其柢指南”中“杓”是否能像《司南新釋》中提出的那樣，被解釋為北斗七星中的柄三星。筆者認為不可以，原因有三：其一，使用古代材料訓(xùn)釋某一個詞的詞義，有一個很重要的原則，即要關(guān)注被訓(xùn)釋詞所在的語言環(huán)境因素，上下文就是很重要的語言環(huán)境?！端灸闲箩尅方o出的眾多“杓”被訓(xùn)釋為北斗柄三星的支撐材料，上下文都有與天文相關(guān)的語言因素：《晉書·天文志》本身就是天文史材料；《七夕二首》（其二）寫牛郎織女相會的傳說，這個民俗傳說本身故事就與天空星辰緊密關(guān)聯(lián)；《除夜書懷》這首詩寫在除夕夜這個同時具備“一年的尾聲”和“夜晚”兩個因素的時間段，夜晚觀星，用星斗引出詩歌內(nèi)容本身具有了合理性，在一年的末尾借北斗七星方位旋轉(zhuǎn)這一客觀事實來感慨時間流逝在情理上亦是可通的。但是在《論衡》以及較早提到司南的文獻《韓非子》和《鬼谷子》中，都沒有與天文或觀星相關(guān)的語言環(huán)境，所以把“司南之杓”訓(xùn)釋為北斗之柄是牽強的；其二，把“司南之杓”解釋為指向南方的北斗柄三星忽略了《論衡》原文中的“其柢指南”，《說文解字》云：“柢，木根也。從木氐聲。”柢的本義是樹木的根，可以引申出“基礎(chǔ)”等含義，在“其柢指南”中指的是勺子的柄部，“司南之杓”的“杓”是“勺”的異體，指的是勺狀的司南整體，而“其柢”指的是勺子的勺柄，“司南之杓，投之于地，其柢指南”直接表達了司南的工作原理——將磁化之后的勺放在銅盤上，勺柄會自然地指向南方?！短接[》卷七六二及卷九九四中引用《論衡》這段文字時，將“柢”寫作勺柄之“柄”，即為證據(jù)；其三，北斗七星的斗柄只有在北半球夏季的時候指向南方，由于地球圍繞地軸自轉(zhuǎn)，北極星的位置處在地軸的延長線上，所以北極星總是處在地球的正北方，如果要用一個詞去形容北斗七星和北極星，“司北”比“司南”更合適，從天文現(xiàn)象自身的性質(zhì)上，“司南”北斗說也是難以成立的。

與“司南”北斗說相關(guān)的是，有說法認為，上古存在以星宿名命名的官職，比如祝融是火官，而祝融掌管的事務(wù)與天文、祭祀、辨認方向有關(guān)，所以《韓非子·有度》篇的“司南”有可能是火官的一個別稱。這種說法完全不考慮語境，并且支撐文獻非常少，可以說是一種不太具備說服力的論斷。

北斗七星及北極星

“司南”北斗說雖然并不能成立，但卻提示了我們思考司南設(shè)計成勺狀原因的方向——在司南、指南車這些設(shè)備發(fā)明之前，行人和船員只能依靠夜空中北斗七星和北極星的指引來辨識方向。北斗七星和北極星是北半球肉眼辨識度很高的天文現(xiàn)象，一般在晴朗的夜空中都能觀察到，古人還總結(jié)出了北斗七星的斗柄在不同季節(jié)指向的不同方向：春天指東、夏天指南、秋天指西、冬天指北。北斗七星“勺狀”的特征非常明顯，很早就被寫進了文學(xué)作品，《詩經(jīng)·小雅·大東》中有“維南有箕，不可以簸揚。維北有斗，不可以挹酒漿”的詩句，“箕”是正南方星宿名，由四顆星連成，形狀像簸箕，“簸揚”是用簸箕揚米去糠；“維北有斗”指的就是北斗七星，“挹酒漿”說的是用勺子舀酒漿。詩句表明，在《詩經(jīng)》時代，北斗七星“勺形”的特征就已深入人心。司南的制造者把它做成勺子的形狀，可能是為紀念長久為人們指示方向的北斗七星。

綜上，司南是一種產(chǎn)生于戰(zhàn)國時期的勺狀磁性辨向工具，它的出現(xiàn)反映了中國古人對磁體指極性的認識和運用。同時我們也該認識到，司南作為辨向工具，之所以沒有流傳到今日，是因為其確實存在一些缺陷：首先，司南是用天然磁石制成，天然磁石難以獲得，這影響了司南的廣泛應(yīng)用；其二，天然磁石在加工時會因為打擊受熱而失去磁性，這給司南的加工制作增添了很大難度；其三，司南有一定的體積，攜帶上并不方便，雖然指南車的體積比司南大很多，但是指南車可以在陸上移動，反倒減少了攜帶出行的負擔(dān)；其四，磁偏角的存在影響了司南的指南結(jié)果。司南所指示的南北方向是在地磁的南北極連線上，并非地理兩極的南北連線，二者之間存在一定的夾角，這個夾角就被稱為磁偏角。世界上首個認識到磁偏角的人是北宋的沈括，他在《夢溪筆談》中關(guān)于磁偏角的記載，比哥倫布早了四百余年。在司南發(fā)明之后的很長一段時間，人們都沒有認識到磁偏角的存在，只是發(fā)現(xiàn)沿著司南的指向走，會與目的地有一些偏差，而依靠日影指示方向的圭表和機械齒輪自動離合的指南車所指的方向相對司南更為準確，所以圭表和指南車流傳了下來，司南則逐漸消亡了。

人工磁化技術(shù)與指南魚及宋代指南針

司南使用上的不便影響了其流傳，但出于行軍、航海的需要，人們便開始了指南工具的研發(fā)和優(yōu)化歷程，力圖制造出一個小型便攜的指南工具，最終的成果就是我們今日熟知的“指南針”。

天然磁石數(shù)量有限，成規(guī)模制造指南針需要人工磁化技術(shù)。到宋代，人們終于掌握了磁化技術(shù)，在人工磁化技術(shù)的輔助下，一種新的利用磁原理指示方向的工具——指南魚出現(xiàn)了。

根據(jù)磁化具體操作方法的不同，宋代的指南魚可以被分為兩類：第一類記載在北宋曾公亮等人編修的我國第一部官修兵書《武經(jīng)總要》之中，它的制作方法是這樣的：先把薄鐵葉裁剪成魚形，放入火中，烤得通紅，拿出，擺成平行于子午線魚頭向南、魚尾向北的樣子放到水中冷卻，使用的時候把水碗放到無風(fēng)的陰涼處，讓魚頭露出，這時候魚頭就會自然地指向南方。這是一種利用地磁場作用對鐵進行磁化的方法，把鐵魚烤得通紅，是為了讓其內(nèi)部本來成規(guī)則排列的小單元磁疇活動起來；趁熱夾出、沿著子午線指示的南北方向擺放，是為了讓磁疇順著地球磁場的方向排列，實現(xiàn)磁化的目的；之后放到水中冷卻，是為了讓磁疇排列的順序固定下來；放到水中的時候要在水剛剛沒過魚尾的時候停止，是為讓鐵魚正對北面的魚尾向下傾斜，從而增強磁化的效果。

雖然當(dāng)時指南魚的制造者們并不知道熱退磁的原理以及自己身處地區(qū)磁場的磁偏角與磁傾角的大小，但他們還是根據(jù)口口相傳的經(jīng)驗，在制造指南魚的過程中注意了燒熱、“以尾對北”和“沒尾數(shù)分”的細節(jié)。令人驚嘆的是，這些距今一千年左右的制作流程即使用現(xiàn)在的眼光看，也是完全符合物理學(xué)原理的。

王振鐸還原的《武經(jīng)總要》指南魚示意圖[26]

王振鐸還原的《事林廣記》指南魚示意圖[28]

第二類指南魚是木頭做的。南宋陳元靚編寫的《事林廣記》中記載了當(dāng)時人們使用的另一種指南魚，它的做法是這樣的：用木頭雕刻成手指大小的魚，在魚腹的位置開一個小口，先放入一塊天然磁石，再用黃蠟把剩下的位置填滿，把魚頭朝向南方，放入一根鋼針，讓鋼針深入魚腹，與天然磁石相接。把這種木質(zhì)的指南魚放入水中，不管怎么撥轉(zhuǎn)，最后魚頭還是會指向南方。如果從物理學(xué)的角度解釋木質(zhì)指南魚的磁化過程，它的本質(zhì)就是利用魚腹內(nèi)部那塊天然磁石的磁場作用，天然磁石自帶的磁場讓鋼針內(nèi)部的磁疇由雜亂排列變成規(guī)則排列，從而讓鋼針有了磁性，能夠指示南北。

雖然木質(zhì)指南魚出現(xiàn)在南宋的文獻材料記載中，但是制造它所使用的人工磁化方法在北宋時就已經(jīng)被發(fā)明了。北宋沈括在《夢溪筆談》中記錄下了這種利用天然磁石進行人工磁化的方法：“方家以磁石磨針鋒則能指南?！边@種經(jīng)過人工傳磁的鋼針，就是最早的以“針”形態(tài)出現(xiàn)的指南針。

在《夢溪筆談》中，沈括總結(jié)了指南針的四種用法——水浮法、甲旋法、碗唇法與縷懸法。水浮法指的是把指南針放到水中，浮起即可指南；甲旋法指把指南針放到指甲上，撥動讓其指示南方；碗唇法與甲旋法類似，指將指南針放到小碗的邊緣，讓其處于半懸空的狀態(tài)，從而使其能依從磁場指示方向。相較于前三種方法，沈括最認可的使用方法是縷懸法，他認為指南針浮在水上會搖晃，放在指甲與碗沿都容易掉落，只有縷懸法比較穩(wěn)當(dāng)。縷懸法指的是用蠟把一股蠶絲與指南針的針腰固定，在無風(fēng)的地方懸掛，讓其指示南方。

沈括在《夢溪筆談》中對指南針用法的記載，是世界上最早的指南針“使用說明”。

兩種羅盤與航海時代的到來

北宋指南針的誕生對當(dāng)時的航海事業(yè)產(chǎn)生了巨大的推動作用。北宋地理學(xué)者朱彧的《萍州可談》中記載：“舟師識地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦觀指南針?！敝鞆母赣H朱服曾在北宋末年在廣州為官，管理市舶司，朱彧隨父親南下廣州，還在南海見到過蘇軾。在他的著作《萍州可談》中，歷史價值最大的就是關(guān)于北宋船舶出海及廣州市舶司的記載。“陰晦觀指南針”的記載可以說明，到北宋末年，指南針已經(jīng)被廣泛運用在航海中。當(dāng)時的海船上會有專門用來放置指南針的“針房”，足見這一工具對航海的重要性。

受到磁偏角的影響，指南針工作時不全指南，會發(fā)生一些偏轉(zhuǎn)。為了方便出海，宋代人在使用指南針的時候會為其搭配刻有方位的羅盤，組合之后的航海羅盤有兩種：水羅盤與旱羅盤。

水羅盤的原理實際上就是沈括在《夢溪筆談》中談到過的“水浮法”。雖然沈括對這種方法不甚認可，認為“水浮多蕩搖”，但在航海環(huán)境中，天氣多變，浪潮洶涌，而水羅盤中的水面卻總能保持水平狀態(tài)，相對于不平的風(fēng)浪，容器和水面反而給了指南針平靜的“工作環(huán)境”。因為在水羅盤中磁針是浮在水面工作的，所以在文獻中，水羅盤通常被稱為“浮針”，如北宋徐兢《宣和奉使高麗圖經(jīng)》中有“是夜，洋中不可住，惟視星斗前邁。若晦冥，則用指南浮針以揆南北”的記載。水羅盤一經(jīng)發(fā)明，在古代航海中便長期扮演著重要的角色，直到鄭和下西洋時，船隊使用的指南工具依然是水羅盤。

旱羅盤與水羅盤可以通過對磁針的支撐方式進行區(qū)分，水羅盤是讓磁針浮在水中，旱羅盤則是用軸支撐在磁針的重心處，盡量減少支點的摩擦力，方便磁針不受限制地轉(zhuǎn)動、指引方向。因為古人的航海實踐中長期“偏愛”水羅盤，很少用旱羅盤，很長一段時間里，旱羅盤都一直被誤解為是首先由歐洲人發(fā)明，再經(jīng)日本船只傳入中國的。事實并非如此，旱羅盤的工作原理早在《夢溪筆談》中就有揭示，在沈括對指南針用法的描述中，不論是甲旋法還是碗唇法，原理都是在盡可能減少接觸面積的前提下，為磁針尋找軸支撐，以讓磁針能自由工作。1985年，江西臨川南宋墓中出土了70 件瓷俑，其中有一件“張仙人俑”左手抱了一羅盤置于右胸前，有學(xué)者認為，這是能夠證明中國在12世紀已經(jīng)擁有旱羅盤的重要證據(jù)。

清代航海羅盤（中國航海博物館藏）

南宋詩人陳造曾有詩曰：“路迷端倚司南駕，金換還隨過海舟?！保ā洞雾嵎矫卣罚┑拇_，羅盤的發(fā)明對海上航行具有劃時代的意義。在沒有穩(wěn)定的辨向工具之前，出海的船只往往只能沿著海岸線在近海區(qū)域航行，無人有勇氣駛向神秘莫測、深不見底的海洋，而搭載指南針的羅盤的發(fā)明直接讓跨越大洋的世界航路成為可能。公元11世紀，在與宋代人的海上貿(mào)易中，阿拉伯人學(xué)會了羅盤的用法。12世紀，羅盤傳到了歐洲，更遠的探索距離讓航海地圖的繪制成為可能，大航海時代即將到來，誰能猜到這都是來自東方的一根小小磁針的功勞呢？

注釋：

[1]黎翔鳳撰，梁運華整理：《管子校注》（中），中華書局 2004年版，第1355 頁。

[2]許維遹集釋：《呂氏春秋集釋》（上），中華書局2009年版，第212 頁。

[3]在明代《本草綱目》中，磁石又有“玄石”之稱，這可能是后人意識到石頭無情后做的一種更正。

[4]劉秉正：《我國古代關(guān)于磁現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)》，《物理通報》1956年第8 期。

[5]王先慎撰，鐘哲點校：《韓非子集解》，中華書局1998年版，第37 頁。

[6]王充撰，黃暉校釋：《論衡校釋》（附劉盼遂集解）第三冊，中華書局1990年版，第759 頁。

[7]《鬼谷子·謀篇》：“鄭人之取玉也，載司南之車，為其不惑也?！眳⒁娫S富宏整理：《鬼谷子集校集注》，中華書局 2010年版，第148 頁。

[8]許富宏整理:《鬼谷子集校集注》，中華書局2010年版，第328 頁。

[9]中華書局“新編諸子集成”叢書中的《論衡校釋》（附劉盼遂集解）所用字為“杓”，并且說明“酌”字為非，寫成“司南之杓”依然是主流觀點。

[10]孫機：《簡論“司南”兼及“司南佩”》，《中國歷史文物》2005年第4 期。

[11]崔豹：《古今注》：“大駕指南車，起黃帝與蚩尤戰(zhàn)于涿鹿之野。蚩尤作大霧，兵士皆迷。于是作指南車以示四方，遂擒蚩尤而即帝位?！?/p>

[12]《太平御覽》卷七七五引《鬼谷子》：“肅慎氏獻白雉于文王，還，恐迷路，問周公，作指南車以送之。”這段文字不見于今本《鬼谷子》，有學(xué)者認為是《太平御覽》的編者把《鬼谷子》注文與原文混淆了。

[13]《三國志》卷二十九裴松之注：“先生為給事中，與常侍高堂隆、驍騎將軍秦朗爭論于朝，言及指南車，二子謂古無指南車，記言之虛也。先生曰：‘古有之，未之思耳，夫何遠之有！’二子哂之曰：‘先生名鈞,字德衡，鈞者器之模，而衡者所以定物之輕重；輕重?zé)o準而莫不模哉！’先生曰：‘虛爭空言，不如試之易效也。’于是二子遂以白明帝，詔先生作之，而指南車成?！?/p>

[14]丁福保編:《全漢三國魏晉南北朝詩》（下），中華書局1959年版，第1123 頁。

[15]王玉民:《占測授時》，安徽教育出版社2019年版，第36 頁。

[16]蕭良瓊：《卜辭中的“立中”與商代的圭表測景》，參見中國天文史整理小組編：《科技史文集》（第10輯），上?？茖W(xué)技術(shù)出版社1983年版，第27—44 頁。

[17]溫少峰、袁庭棟編著：《殷墟卜辭研究——科學(xué)技術(shù)篇》，四川省社會科學(xué)院出版社1983年版，第14 頁。

[18]聞人軍：《考工司南：中國古代科技名物論集》，上海古籍出版社2017年版，第246—249 頁。

[19]劉秉正：《司南新釋》，《東北師大學(xué)報（自然科學(xué)版）》1986年第1 期。

[20][漢]司馬遷撰，[南朝宋]裴骃集解，[唐]司馬貞索隱，[唐]張守節(jié)正義：《史記》第四冊，中華書局1982年版，第1291—1292 頁。

[21]黃懷信：《鹖冠子校注》，中華書局2014年版，第70 頁。

[22]王充撰，黃暉校釋：《論衡校釋》，中華書局1990年版，第759 頁。

[23]劉秉正：《再論司南是磁勺嗎?——兼答戴念祖先生》，《自然科學(xué)史研究》2006年第3 期。

[24]《夢溪筆談》卷二十四：“方家以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也?！?/p>

[25]參見曾公亮等《武經(jīng)總要》卷十五：“用薄鐵葉剪裁，長二寸，闊五分，首尾銳如魚形，置炭中，火燒之，候通赤，以鐵鈐鈐魚首，出火，以尾正對子位，醮水盆中，沒尾數(shù)分，則上以密器收之。用時置水碗于無風(fēng)處，平放魚在水面，令浮其首，常南向午也?！痹恋戎?，陳建中、黃明珍點校：《武經(jīng)總要》，商務(wù)印書館2017年版，第241 頁。

[26]圖片來自王振鐸：《司南指南針與羅經(jīng)盤——中國古代有關(guān)靜磁學(xué)知識之發(fā)現(xiàn)及發(fā)明(中)》，《考古學(xué)報》1949年第4 期。

[27]《事林廣記》卷十：“以木刻魚子，如母指大，開腹一竅，陷好磁石一塊子，欲以臈（黃蠟）填滿，用針一半僉從魚子口中鉤入，令沒放水中，自然指南，以手撥轉(zhuǎn)，又復(fù)如初。”

[28]圖片來自王振鐸：《司南指南針與羅經(jīng)盤——中國古代有關(guān)靜磁學(xué)知識之發(fā)現(xiàn)及發(fā)明(中)》，《考古學(xué)報》1949年第4 期，圖片標出了木魚、黃蠟與磁石的具體位置。

[29]沈括撰，胡靜怡整理：《夢溪筆談》，大象出版社2019年版，第181 頁。

[30]參見沈括《夢溪筆談》：“水浮多蕩搖，指爪及盌唇上皆可為之，運轉(zhuǎn)尤速，但堅滑易墜，不若縷懸為最善。其法取新纊中獨繭縷，以芥子許蠟綴于針腰，無風(fēng)處懸之則針常指南。” 沈括撰、胡靜怡整理：《夢溪筆談》，大象出版社2019年版，第181—182 頁。

[31]朱彧、陸游撰，李偉國、高克勤校點：《萍州可談老學(xué)庵筆記》，上海古籍出版社2012年版，第29 頁。

[32]徐兢撰，虞云國、孫旭整理：《宣和奉使高麗圖經(jīng)》（下），大象出版社2019年版，第298 頁。

[33]聞人軍：《南宋堪輿旱羅盤的發(fā)明之發(fā)現(xiàn)》，《考工司南：中國古代科技名物論集》，上海古籍出版社2017年版，第195 頁。