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追宋:指南针问世时间及发展应用的影响

【摘要】:指南针究竟何时问世,尚无确切说法,目前所知最早的关于指南针的明确记载始见于北宋中期,《武经总要》《梦溪笔谈》《本草衍义》等文献对此有相关记述。沈括还谈到了磁偏角的作用,指出指南针并不是正对南方,而是稍稍偏东。南宋以后,指南针逐渐取代天文导航,成为主要的导航方法。指南针的发展和应用,使人们获得了全天候航行的能力,促进了两宋航海贸易的空前发达,也是我国人民对世界文明的一大贡献。

我国是世界上最早发现磁铁指极性的国家,早在战国时期,就利用磁石指南的性质,制造司南来确定方向。但司南是由天然磁石加工而成,容易失去磁性,且体形较大,“磁杓”直接放在地盘上,转动不灵敏,难以精确地指示方向。从司南进化到指南针,经过了一个漫长的过程。

指南针究竟何时问世,尚无确切说法,目前所知最早的关于指南针的明确记载始见于北宋中期,《武经总要》《梦溪笔谈》《本草衍义》等文献对此有相关记述。《武经总要》中记载了指南针的制作方法:将薄铁片剪裁成长二寸、宽五分,首尾如鱼形的形状,用炭火烧红,以尾“正对子位”放入水盆中,水超过尾部数分时停止,“以密器收之”。[4]这是一种利用地磁场的作用使铁片磁化的方法,将铁片烧红,以尾“正对子位”,可以使铁片内部较活跃的磁畴沿地球磁场的方向排列,达到使铁片磁化的目的。放入水盆也就是常说的“淬火”,可以使磁畴的排列固定下来,获得永久磁性。人工磁化方法的发明,在磁学和地磁学的发展史上是一件大事,但这样获得的磁性仍较弱,实用价值并不很大。《梦溪笔谈》中还记载了一种利用天然磁石加工钢针,从而使钢针获得磁性的指南针加工方法,其原理是利用天然磁石的磁场作用,使钢针内部磁畴的排列规则化,从而让钢针显示出磁性。书中记述了三种磁针装置方法,即漂浮法、支承法和缕悬法,当时使用较多的是漂浮法和缕悬法。沈括还谈到了磁偏角的作用,指出指南针并不是正对南方,而是稍稍偏东。[5]由此可知,至迟到11世纪,指南针在我国的发展已经非常成熟,有多种制作方法,这是经过人们反复试验总结出来的科学方法。南宋以后,陈元靓在《事林广记》中又介绍了一种流行于其时的新的指南龟的装置方法,将一块天然磁石装在一个木龟腹内,在木龟腹下挖一个光滑的小孔,放在顶端尖滑的竹钉上,因为支点处摩擦阻力很小,木龟便可自由转动以指示方向。

指南针发明出来后,很快被应用于航海事业,朱彧《萍洲可谈》记载:“舟师识地理,夜则观星,昼则观日,阴晦观指南针。”[6]这段材料描绘了北宋晚期的航海活动,是世界航海史上关于使用指南针的最早记载。南宋以后,指南针逐渐取代天文导航,成为主要的导航方法。赵汝适在《诸蕃志》中谈道:“舟舶来往,惟以指南针为则。”吴自牧《梦粱录》也说“风雨冥晦,惟凭针盘而行”,反映了指南针在航海中作用的提高。指南针的发展和应用,使人们获得了全天候航行的能力,促进了两宋航海贸易的空前发达,也是我国人民对世界文明的一大贡献。