中国古代不仅对各种磁现象有所发现,而且对这些现象试图加以解释,并有一些很有价值的发明和应用,其中指南针是最伟大的发明。由于指南针的广泛应用,不但指南针的指向精度和稳定性不断改进,而且指南针的结构和形式也不断获得改进。
对磁石指极性的认识,使古人尝试将它应用在方向的确定和辨认上。早在先秦的一些典籍中,人们就提到“司南”,东汉的王充给予了较为明确的说法,即“司南之杓,投之于地,其柢指南”(《论衡·是应》)。由此可见,司南的形状是勺形;使用时放在地盘上;司南稳定后,它的长柄(“柢”)指向南。这种司南可能是方士用于占卜的。
由于司南勺底与地盘的摩擦使其指向的精度受到较大程度的影响,因此,在推广时就受到较大的限制。为了改进司南的指向精度,人们又研制出新的指南仪器——指南鱼。指南鱼同司南比起来,指向精度已有所提高,但由于它的磁性较弱,使它的使用价值有所降低。
对指南针的改进,北宋沈括的贡献尤巨,对指南针的形制,沈括总结出了4种不同的装置,即“水浮多摇荡,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。其法取新纩中独茧缕,以芥子许蜡,缀于针腰,无风处悬之,则针常指南”(《梦溪笔谈》)。由于沈括的悬丝装置很实用,此后寇宗]作了复述,宋末的程綮也作了转述。
南宋时出现了两种新形制的指南器。对此陈元靓写道:“以木刻鱼子,如拇指大,开腹一窍,陷好磁石一块子,却以蜡填满,用针一半佥从鱼子口中钩入,令没放水中,自然指南。以手拨转,又复如此”(《事林广记》卷10)。另一种形制是,“以木刻龟子一个,一如前法制造,但于尾边敲针入去,用小板子,上安以竹钉子,如箸尾大,龟腹下微陷一穴,安钉子上,拨转常指北,须是针尾后”(同上)。(www.xing528.com)
鱼龟二制中,前者属“水针”,后者属“旱针”。明清航海中使用的是“水针”。正如巩珍于明代宣德九年(1434)所指出:“斩木为盘,书刻干支之字,浮针于水,指向行舟”(《西洋番国志》)。这也是关于航海(水)罗盘结构的最早描述。旱针是旱罗盘的始祖,旱罗盘可以克服水罗盘飘忽不定的缺点。旱罗盘是磁针与有分度的“地盘”组合起来的装置。宋代曾三异所说的“地螺”就是这种装置,他说,“地螺或有子午正针,或有子午丙壬间缝针”(《因话录》)。其中“螺”为罗的假借。地罗源于古代的地盘。
我国使用的旱针是从明中叶从欧洲通过日本引入的。我国将旱针盘用于航海则是清代康熙年间,即康熙五十八年(1719),徐葆光出使琉球后所纂《中山传信录》中记载了旱针盘,19世纪,我国民间开始使用自国外引入的旱罗经,并逐渐取代了水罗经。不过,中国人自己也曾研制出旱针。1985年,在江西临川的南宋墓中出土了一个手端罗盘的陶俑。从形象上看,这大概是一个风水行生,手中的罗盘应该是看风水时使用的仪器。
12~13世纪,中国的指南针开始传入阿拉伯地区,进而又传到了欧洲,由于航海业的发展,欧洲人大大改进了指南针,使旱针的技术臻于成熟,并使它得到迅速的普及。可见,指南针为航海业的发展创造了条件,这为资本主义的发展带来了繁荣,为世界文明的发展作出了贡献。
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