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指南针 (16265 views - Consumer products)

指南针,又稱羅盤或司南,是一种用于指示方向的工具,广泛应用于各種方向判讀,譬如航海、野外探险、城市道路、地圖閱讀等领域。 指南針可分為依靠磁力與不依靠磁力兩類。依靠磁力的指南針又可再細分為兩類:一是根据地球磁场的有极性制作的地磁指南针,但这种指南针指示的南北方向与真正的南北方向不同,存在磁偏角;二是电子指南针,采用磁场传感器的磁阻(MR)技术,可很好地修正磁偏角的问题,现已大量用于衛星定位装置中。至於不依靠磁力的則純粹依靠器件內部的物理方法指示方向,如指南車或慣性導航系統。 指南針又稱指北針,因為當代指向針常在指向北方的一端漆上顏色標記,以便使用者尋找北方。
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指南针

指南针

指南针,又稱羅盤司南,是一种用于指示方向的工具,广泛应用于各種方向判讀,譬如航海野外探险、城市道路、地圖閱讀等领域。

指南針可分為依靠磁力與不依靠磁力兩類。依靠磁力的指南針又可再細分為兩類:一是根据地球磁场的有极性制作的地磁指南针,但这种指南针指示的南北方向与真正的南北方向不同,存在磁偏角;二是电子指南针,采用磁场传感器的磁阻(MR)技术,可很好地修正磁偏角的问题,现已大量用于衛星定位装置中。至於不依靠磁力的則純粹依靠器件內部的物理方法指示方向,如指南車慣性導航系統

指南針又稱指北針,因為當代指向針常在指向北方的一端漆上顏色標記,以便使用者尋找北方。

司南

有一种观点认为中国古代记载的“司南”就是指南针最早形式(戰國時韓非子《有度篇》即已出現司南一詞)。东汉王充(公元27~约97)《论衡》(明嘉靖版)卷十七是应篇第五十二说“司南之杓,投之於地,其柢指南”,这个记载虽不是最早,但是最早表述清楚的一个。司南具体形式却有很大争议,根据《论衡》以及唐韦肇《瓢赋》中的记载,王振铎判定司南为勺型天然磁石配合地盘[1],虽有出土汉地盘和河南南阳东汉墓出土石刻司南勺图佐证,但毕竟无完整配合出土。1950年代钱临照试图以天然磁石制做勺形司南,但因天然磁石磁距小、底部摩擦大而未成功[2]

司南理解为磁勺从古文献考证及实验方面在学术界一直存有异议。其中东北师范大学教授刘秉正在1956年考证出指南鱼是中国人最早地进行人工磁化的应用,同时也对司南是磁性指南工具提出质疑[3]。近些年来他进一步提出《论衡·是应篇》以及《瓢赋》中的司南是天上的北斗, 而其它的文献中的司南或指南有的是指南车如《鬼谷子》记载的司南,有的是行事的准则如《抱朴子·外篇·疾谬》中的指南,还有是指官职如《韓非子》中的记载[4]。2005年中国国家博物馆研究员孙机近根据前北平历史博物馆旧藏残宋本《论衡》认定“司南之杓”杓字实为酌,那么看来“其柢指南”之柢也非指勺柄[5]。根据最新的文献考证表明,司南是北斗的别称,同时司南的其他用法也都与北斗有关[6]。此文通过对北魏·温子升《定国寺碑》中“幽隐长夜,未睹山北之烛;沉迷远路,讵见司南之机。”、梁·吴均《酬萧新浦王洗马诗二首》中的“独对东风酒,谁举指南酌”等唐以前文献的分析,认为这些文献中司南只能解释成北斗,而《论衡》,《瓢赋》中的司南也应是北斗。而元稹《加裴度幽镇两道招抚使制》中的司南应是官职,宋·释正觉《颂古》:“妙握司南造化柄,水云器具在甄陶。”中的司南应是权力,唐·宋暠《獬廌赋》中“守法者仰之以司南,疾恶者投之於有北。”的司南是法律,这些词意都来源于北斗。另外《韩非子·有度》中的司南也应解释成法律,其中的“朝夕”不是方向,而是早晚朝见或君王早晚听政。其他司南引申为定时间(杜甫《咏鸡》中的司南)、指德高望重的人(张九龄《祭张燕公文》)、以及指导准则等意也来源于北斗。此文认为目前司南是磁性指南工具的论据还远不充分。

指南魚

曾公亮成书于1044年的《武经总要》前集卷十五中有关于水浮指南鱼的记载:

若遇天景曀霾,夜色螟黑,又不能辨方向,则当纵老马前行,令识道路,或出指南车或指南鱼以辨所向。指南车法世不传。鱼法以薄铁叶剪裁,长二寸、阔五分,首尾锐如鱼形,置炭火中烧之,候通赤,以铁钤钤鱼首出火,以尾正对子位,蘸水盆中,没尾数分则止,以密器收之。用时,置水碗于无风处,平放鱼在水而令浮,其首常南向午也。

李约瑟指出,铁皮从高于居里点(600℃-700℃)的温度急速降温,就会被地磁场磁化成为磁铁。这种利用地磁场制作磁铁的方法,虽然磁性较弱,但具有不需天然磁铁的优点[7]。上文中的“道路”、“指南鱼以辨所向”等字句,说明指南针在1044年已经用于陆路交通了。

世界上最早的关于用天然磁石磨钢针的方法造磁针,以及人造磁针指南的记载,出现在北宋沈括梦溪笔谈[8]

方家以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。水浮多荡摇。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。其中有磨而指北者。余家指南、北者皆有之。

其中记载:

  • 方家用磁石磨针锋,制造指南针。
  • 四种支撑磁针的方法:水浮(水磁针)、放在指甲上、放在碗边,用一根蚕丝悬挂磁针(旱磁针)。
  • 磁偏角现象。
  • 亦有人制造指北针

旱罗盘

元初《事林广记》记载[9]

以木刻鱼子,如拇指大,陷好磁石一块子,却以蜡填满,用针一半佥从鱼子口中钩入,令没水中,自然指南。以手拨转,又复如此。以木刻龟子一个,一如前发制造,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。

元、明航海罗盘的運用

最早见于航海用途的指南针记载于北宋朱彧撰寫的《萍洲可谈[10]

舟师识地理,夜则观星,昼则观日,阴晦观指南针,或以十丈繩鉤,取海底泥嗅之,便知所至。海中無雨,凡有雨則近山矣。……

《萍洲可谈》成书於1111年-1117年间,但所叙述的是1086年的事[11]。这比Alexander Neckam可能写於1190年的《论器具(De naturis rerum)》中说法:航海时“白天云遮太阳,或夜间黑暗不辨方向时,使用磁铁摩擦铁针,针停时指南北,”早约一个世纪。与英国几乎同时法国和稍晚一点的意大利也有了首次指南针的记载。

1123年宋朝派遣使臣取海路出使朝鲜,《宣和奉使高丽图经》记载用水浮指南针导航[12]

是夜洋中不可住,维观星斗前迈。 若晦冥,则用指南浮针, 以揆南北。

宋代的航海指南针,除“南北”,还未见有其他方位,如:東、西、西北等方向。

四十八方位罗盘用于航海的文献纪录,最早见于元代周达观真腊风土记[13]》:

自温州开洋,行丁未针。历闽、广海外诸州港口,过七洲洋,经交趾洋到占城。又自占城顺风可半月到真蒲。又自真蒲行坤申针,过昆仑洋入港。

其中丁未针= 202.5°、坤申针= 232.5°[14]

明朝永乐年间随郑和下西洋巩珍在《西洋番国志》的《自序》中叙述应用水浮罗盘的情况[15]

往还三年,经济大海,绵邈弥茫,水天连接,四望迥然,绝无纤翳之隐蔽。惟日月升坠,以辨西东,星头高低,度量远近。斫木为盘,书刻干支之字,浮针于水,指向行舟。

郑和航海图》中纪录109道航海针路。例如:

  • 太仓港口开船,用丹乙针,一更,船平吴淞江。用乙卯针,一更,船到南汇嘴。平招宝”。(郑和航海图五)
  • 苏门答腊开船,用乾戍针,十二更,船平龙涎屿。四十更,船又用辛酉针。五十更,船见锡兰山”;(郑和航海图十八 乾戌= 307.5° ,辛酉= 277.5°)
  • 官溜屿用庚酉针,船收木骨都束”。(郑和航海图二十。庚酉= 262.5°)

明代《顺风相送》、《指南正法》、《东西洋考》等文献都有针路记录:

  • 广东磨六甲:南亭门放洋,用坤未针 (217.5°)五更船取乌头山。用单坤针(西南 225°)十三更取七洲洋。坤未 (217.5°)针 七更船平独猪山。……乾亥 (322.5°)针五更船平昆宋屿,单亥针(330°)五更船取前屿,乾(315°)针五更取五屿;沿山使取磨六甲。[16]
  • 台湾日本大港出。东南风可用丁未 (202.5°)及单未 (210°)过茄老湾线。南到青水乌水乾,可牵舵及用壬(345°)及壬子(352.5°),转变取澎湖东过。[17]
  • 七洲洋用坤未针,三更取铜鼓山。[18]

明代舟师使用的罗盘,用水浮针,有一定的规矩[19]

取水下针,务要阳水,不取阴水”,“安罗经,下指南(针),须从乾宫下”。下针之前,舟师必须诵读《地罗经下针神文》,拜周公圣人,李淳风仙师,定针童子、转针神郎、换水神君、下针力士、走针神兵、罗经坐向守护尊神、护国庇民妙灵昭应明著天妃等神灵,祈求“今日良辰下针,青龙下海永无灾。

近来曾在青岛和海南发现明代瓷质水浮指南针,尺寸大至为:最大外径9.5厘米;上有盛水同心圆孔径4.4厘米,孔深2.3厘米,外围青花釉绘刻度,底座、四壁厚实坚固,估计是去水收藏,用时加水。现代液体罗盘基本原理类似,不过改进采用了密封技术。

现代指南针

中国在12世纪已经发明旱罗盘即现代指南针基本形式。经过阿拉伯人有效改进后才传入欧洲。但是欧洲现存关于指南针的记载早于阿拉伯,阿拉伯语中指南针(al-konbas)一词也似源于古意大利语。近来在江西临川一座葬于公元1198年的宋墓里发现一俑(标写“张仙人”),手持一似风水罗盘“亦是旱罗盘”物,有观点认为旱罗盘中国也可能早于西方使用,但可能先发明于江南沿海(如泉、广)一带应用,故博学如沈括也未见到,今后尚须考古文物工作者努力。内陆后世旱罗盘则多用于风水罗盘和校时罗盘,如174/l189曾三异《同话录》“地螺,或有子午正针,或用子午丙壬间缝针。天地南北之正,当用于午。”“地螺”可能是一种校时罗盘,主要用途是校时。

另外,越靠近兩極地區,指南針就越沒辦法發揮功效。在北極點時,地表上的任何方向都可以被視為南方;在南極點時,地表上的任何方向都可以被視為北方。

参考文献

  1. ^ 王振铎《司南指南针与罗经盘》,《中国考古学报》第3册,1948
  2. ^ 李志超《再议司南》。http://lizhichao35.bokee.com/view.b?diaryId=10098399
  3. ^ 刘秉正《我国古代关于磁现象的发现》。《物理通报》,1956第8期。存档副本. [2011-05-18]. (原始内容存档于2013-11-01). 
  4. ^ 刘秉正《再论司南是磁勺吗?》。《自然科学史研究》,2006,第25卷第三期。http://www.ylss.cn/lsqk/201101/20110127.htm[永久失效連結]
  5. ^ 孙机 《简论“司南”兼及“司南佩”》。《中国历史文物》,2005,第4期
  6. ^ 刘亦丰, 刘亦未, 刘秉正 《司南指南文献新考》 自然辩证法通讯 2010年05期。http://blog.sina.com.cn/s/blog_629342ab0100qzm7.html
  7. ^ 李约瑟著,王玲协助 鲁宾孙 特别协助《中国科学技术史》第四卷 第一分册《物理学》235页 科学出版社2003 ISBN 7-03-011232-6
  8. ^ 沈括梦溪笔谈》卷二十四 杂志一
  9. ^ 李约瑟原著 柯林·罗南改编 《中华科学文明史》 3 上海交通大学科学史系翻译 上海人民出版社 16-17页 ISBN 7-208-03966
  10. ^ 萍洲可談》卷二
  11. ^ 《中华科学文明史》第三卷,李约瑟原著,柯林,罗南改编,上海交通大学科学史系译ISBN 7-208-03966-6
  12. ^ 李约瑟原著 柯林·罗南改编 上海交通大学科学史系翻译 第3卷 第33 页 上海人民出版社 2002 ISBN 7-208-03966-6
  13. ^ 元代周达观真腊风土记》总序15页 中华书局2006 ISBN 7-101-02028-3
  14. ^ 同上 25页,夏鼐注⑤
  15. ^ 龚珍西洋番国志·自序》 向达校注本 第5页 中华书局 2000 ISBN 7-101-02025-9
  16. ^ 向达校注 《顺风相送》 55页 中华书局 ISBN 7-101-02025-9
  17. ^ 向达校注 《指南正法》 133页 中华书局 ISBN 7-101-02025-9
  18. ^ 张燮东西洋考 173页 中华书局 ISBN 7-101-02029-1
  19. ^ 向达校注 《顺风相送》 25页 ISBN 7-101-02025-9
  20. ^ 呂一銘. 反經石怪而不奇 勞動了兩位博士 固體物理學家趕往現場求證 祇是一堆小磁鐵組成的石頭. 《聯合報》. 1974-09-23 (中文(台灣)‎). 

研究書目

  • 潘吉星:《中國古代四大發明——源流、外傳及世界影響》(合肥:中國科學技術大學出版社,2002)。

外部链接

参见



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