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指南针是谁发明 指南针是谁发明的叫什么名字

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指南针是谁发明的? 指南针的始祖——司南  指南针的始祖大约出现在战国时期。它是用天然磁石制成的。样子象一把汤勺,圆底,可以放在平滑的“地盘”上并保持平衡,且可以自由旋转。当它静止的时候,勺柄就会指向南方。古人称它为“司南”,当时的著作《韩非子》中就有:“先王立司南以端朝夕。”“端朝夕”就是正四方、定方位的意思。《鬼谷子》中记载了司南的应用,郑国人采玉时就带了司南以确保不迷失方向。  春秋时代,人们已经能够将硬度5度至7度的软玉和硬玉琢磨成各种形状的器具,因此也能将硬度只有5.5度至6.5度的天然磁石制成司南。东汉时的王充在他的著作《论衡》中对司南的形状和用法做了明确的记录。司南是用整块天然磁石经过琢磨制成勺型,勺柄指南极,并使整个勺的重心恰好落到勺底的正中,勺置于光滑的地盘之中,地盘外方内圆,四周刻有干支四维,合成二十四向。这样的设计是古人认真观察了许多自然界有关磁的现象,积累了大量的知识和经验,经过长期的研究才完成的。司南的出现是人们对磁体指极性认识的实际应用。  但司南也有许多缺陷,天然磁体不易找到,在加工时容易因打击、受热而失磁。所以司南的磁性比较弱,而且它与地盘接触处要非常光滑,否则会因转动摩擦阻力过大,而难于旋转,无法达到预期的指南效果。而且司南有一定的体积和重量,携带很不方便,这可能是司南长期未得到广泛应用的主要原因。  司南由青铜盘和天然磁体制成的磁勺组成,青铜盘上刻有二十四向,置磁勺于盘中心圆面上,静止时,勺尾指向为南。  指南针的发明  古代民间常用薄铁叶剪裁成鱼形,鱼的腹部略下凹,像一只小船,磁化后浮在水面,就能指南北。当时以此做为一种游戏。东晋的崔豹在《古今注》中曾提到这种“指南鱼”。  北宋时,曾公亮在《武经总要》载有制作和使用指南鱼的的方法:“用薄铁叶剪裁,长二寸,阔五分,首尾锐如鱼型,置炭火中烧之,侯通赤,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,鱼在水面,令浮,其首常向午也。”这是一种人工磁化的方法,它利用地球磁场使铁片磁化。即把烧红的铁片放置在子午线的方向上。烧红的铁片内部分子处于比较活动的状态,使铁分子顺着地球磁场方向排列,达到磁化的目的。蘸入水中,可把这种排列较快地固定下来,而鱼尾略向下倾斜可增大磁化程度。人工磁化方法的发明,对指南针的应用和发展起了巨大的作用。在磁学和地磁学的发展史上也是一件大事。北宋的沈括在《梦溪笔谈》中提到另一种人工磁化的方法:“方家以磁石摩针锋,则能指南。”按沈括的说法,当时的技术人员用磁石去摩擦缝衣针,就能使针带上磁性。从现在的观点来看,这是一种利用天然磁石的磁场作用,使钢针内部磁畴的排列趋于某一方向,从而使钢针显示出磁性的方法。这种方法比地磁法简单,而且磁化效果比地磁法好,摩擦法的发明不但世界最早,而且为有实用价值的磁指向器的出现,创造了条件。  沈括还在《梦溪笔谈》的补笔谈中谈到了摩擦法磁化时产生的各种现象:“以磁石摩针锋,则锐处常指南,亦有指北者,恐石性亦不……,南北相反,理应有异,未深考耳。”这是说,用磁石去摩擦缝衣针后,针锋有时指南,也有时指北。从现在的观点来看,磁石都有N和S两个极,磁化时缝衣针针锋的方位不同,则磁化后的指向也就不同。但沈括并不知道这个道理,他真实的记录了这个现象并坦白承认自己没有做深入思考。以期望后人能进一步探讨。  关于磁针的装置方法,沈括介绍了四种方法:  1.水浮法——将磁针上穿几根灯心草浮在水面,就可以指示方向。  2.碗唇旋定法——将磁针搁在碗口边缘,磁针可以旋转,指示方向。  3.指甲旋定法——把磁针搁在手指甲上面由于指甲面光滑,磁针可以旋转自如,指示方向。  4.缕悬法——在磁针中部涂一些蜡,粘一根蚕丝,挂在没有风的地方,就可以指示方向了。  沈括还对四种方法做了比较,他指出,水浮法的最大缺点,水面容易晃动影响测量结果。碗唇旋定法和指甲旋定法,由于摩擦力小,转动很灵活,但容易掉落。沈括比较推重的是缕悬法,他认为这是比较理想而又切实可行的方法。事实上沈括指出的四种方法已经归纳了迄今为止指南针装置的两大体系——水针和旱针。  《梦溪笔谈》是沈括(1031—1095年)所著的有关我国古代科学技术的著作,书中谈到磁学和指南针的一些问题。  南宋陈元靓在《事林广记》中介绍了另一类指南鱼和指南龟的制作方法。这种指南鱼与《武经总要》一书记载的不一样,是用木头刻成鱼形,有手指那么大,木鱼腹中置入一块天然磁铁,磁铁的S极指向鱼头,用蜡封好后,从鱼口插入一根针,就成为指南鱼。将其浮于水面,鱼头指南,这也是水针的一类。  指南龟是当时流行的一种新装置,将一块天然磁石放置在木刻龟的腹内,在木龟腹下方挖一光滑的小孔,对准并放置在直立于木板上的顶端尖滑的竹钉上,这样木龟就被放置在一个固定的、可以自由旋转的支点上了。由于支点处摩擦力很小,木龟可以自由转动指南。当时它并没有用于航海指向,而用于幻术。但是这就是后来出现的旱罗盘的先声。  指南龟发明年代不晚于1325年。木块刻成龟型,龟腹部中心嵌以磁体,木龟安放在尖状立拄上,静止时首尾分指南北。  罗盘定位  要确定方向除了指南针之外,还需要有方位盘相配合。最初使用指南针时,可能没有固定的方位盘,随着测方位的需要,出现了磁针和方位盘一体的罗盘。罗盘有堪舆用的罗经盘和水罗盘、旱罗盘。  方位盘仍是二十四向,但是盘式已经由方形演变成圆形。这样一来只要看一看磁针在方位盘上的位置,就能断定出方位来。南宋时,曾三异在《因话录》中记载了有关这方面的文献:“地螺或有子午正针,或用子午丙壬间缝针。”这是有关罗经盘最早的文献记载。文献中所说的“地螺”,就是地罗,也就是罗经盘。文献中已经把磁偏角的知识应用到罗盘上。这种罗盘不仅有子午针(确定地磁场南北极方向的磁针),还有子午丙壬间缝针(用日影确定的地理南北极方向)这两个方向之间的夹角,就是磁偏角。  盘面周围刻二十四方位,内中盛水,磁针横穿灯草,浮于水面。  现在人们已经知道,地球的两个磁极和地理的南北极只是接近,并不重合。磁针指向的是地球磁极而不是地理的南北极,这样磁针指的就不是正南、正北方向而略有偏差,这个角度就叫磁偏角。又因为地球近似球形,所以磁针指向磁极时必向下倾斜,和水平方向有一个夹角,这个夹角称为磁倾角。不同地点的磁偏角和磁倾角都不相同。成书于北宋的《武经总要》在谈到用地磁法制造指南针时,就注意利用了磁倾角。沈括在《梦溪笔谈》谈到指南针不全指南,常微偏东。指出了磁偏角的存在。磁偏角和磁倾角的发现使指南针的指向更加准确。  磁性质的应用  指南针一经发明很快就被应用到军事、生产、日常生活、地形测量等方面,特别是航海上。指南针在航海上的应用有一个逐渐发展过程。成书年代略晚于《梦溪笔谈》的《萍洲可谈》中记有:“舟师识地理,夜则观星,昼则观日,阴晦则观指南针。”这是世界航海史上最早使用指南针的记载。文中指出,当时只在日月星辰见不到的时候才使用指南针,可见指南针刚开始使用时,使用还不熟练。二十几年后,许兢的《宣和奉使高丽图经》也有类似的记载:“惟视星斗前迈,若晦冥则用指南浮针,以揆南北。”到了元代,指南针一跃而成海上指航的最重要的仪器了。不论昼夜晴阴都用指南针导航了。而且还编制出使用罗盘导航,在不同航行地点指南针针位的连线图,叫做“针路”。船行到某处,采用何针位方向,一路航线都一一标识明白,作为航行的依据。  指南针的发明是古代先民对磁现象的观察和研究的结果。古代先民对磁现象的观察和研究的过程中,进一步了解了磁的性质,并试图更多地应用这些性质。传说秦始皇修建阿房宫时,有一宫门是用磁铁制造的。如果刺客带剑而过,立刻会被吸住,被卫兵当场捕获。这样的故事还很多,《晋书.马隆传》记载马隆率兵西进甘、陕一带,在敌人必经的狭窄道路两旁,堆放磁石。穿着铁甲的敌兵路过时,被牢牢吸住,不能动弹了。马隆的士兵穿犀甲,磁石对他们没有什么作用,可自由行动。敌人以为神兵,不战而退。东汉的《异物志》记载了在南海诸岛周围有一些暗礁浅滩含有磁石,磁石经常把“以铁叶锢之”的船吸住,使其难以脱身。  魏晋南北朝时,我国先民对磁石的性质已有了很多认识。就连当时的诗人曹植在矫志诗中也用了“磁石引铁,于金不连。”的句子。可见他也了解磁石的性质。南北朝梁代的陶弘景在《名医别录》中提出了磁力测量的方法,他指出:优良磁石出产在南方,磁性很强,能吸引三、四根铁针,使几根针首尾相连挂在磁石上。磁性更强的磁石,能吸引十多根铁针,甚至能吸住一、二斤刀器。陶弘景不仅提出了磁性有强弱之分,而且指出了测量方法。这可能是世界上有关磁力测量的最早记载。  我国先民对磁石的性质的研究和认识是指南针发明和发展的基础。
追溯指南针发明的故事

来源:广州日报

指南针是谁发明 指南针是谁发明的叫什么名字(图1)

水罗盘

导航是人类的基本需求。即使在茹毛饮血的游猎时代,一早起身狩猎的男人们也永远不会忘记归家的路。在那个湿漉漉,铺着树叶的山洞里,总有一团篝火,一片盼望他们的目光。

人们的脚步伴随着胆量的增长拓展,终于有一天他们发现,无论是天上的星星,还是身边的树皮,都不再能告诉自己山洞的方向。于是在一团不知从何而起的大雾中,一个叫风后的奇男子,祭出了自己最新研制的法宝——指南车。

现代的人们普遍认定,后代的司南、罗盘,都是指南车的嫡系子孙。人们还说,没有它们,就不会有大航海时代。

到底是谁最早把这磁石制成的设备装上了海船,没人知道。不过我们确知,这种船,最早出现在广州附近的海面上。

夜则观星 昼则观日 阴晦则观指南针

从人类社会的早期开始,广州所在的岭南地区,就是造船的胜地。西汉南越王墓中出土的铜提筒,绘制了载满以羽毛装饰的战士的大船,那是先民们对水上健儿的史诗般的歌颂。

早年的航海者们,受到导航技术的强劲制约。虽然我们能从世界各地的历史遗存中找到他们驾驶独木舟或者大木筏穿洲过洋的证据,但众多海岛上人类群落发展水平的封闭、蒙昧甚至退化,也告诉我们这种孤舟重洋的方式成本多么高昂。

上世纪中叶曾经模拟远古人类越洋壮举的挪威人海尔达尔这样写他在重建的轻木筏子上的所见:“四周墨黑的波涛矗立如塔,无数发光的热带星星,仿佛从海水的浮游生物处得到一点反光。时间和进化似乎已不复存在,我们被历史永恒不变的一方面——星空之下无尽无绝的黑暗所吞噬了”。显然,人类在方向感上的天然缺陷,需要借助更加有效的外部力量弥补。

到了宋代,大量巨舰的建造记录令我们知悉,中国南方的远洋航行出现了一个高峰。学者们说,这是和航海技术的突飞猛进分不开的。技术突破的标志,就是“指南针开始应用于航海,这是具有划时代意义的大事”。

目前学术界公认的有关指南针的最早记录,来自北宋朱彧的《萍州可谈》:“舟师识地理,夜则观星,昼则观日,阴晦则观指南针,或以绳钩取海底泥,嗅之便知所至。”这部书由朱彧写于北宋宣和元年(1119)。他是根据父亲朱服在广州做知州时的所见所闻而写。朱服是在北宋哲宗元符二年至徽宗崇宁元年(1099~1102)任广州知州的,也即广州海船上使用指南针的时间不会晚于此时。

这是世界航海史上最早使用指南针的记录。

指南针是谁发明 指南针是谁发明的叫什么名字(图2)

指南车模型

昼夜守视惟谨 毫厘之差 生死系矣

在船舶诞生之初,人类大抵只敢于在目力所能达到的最远范围内航行。茫茫的大海之上,并没有多少明显的标志。波浪和鱼,太阳和星星,来了又去,周而复始。能依托头顶星空在洋面上弄清方位的,只是极少数最杰出的航海族群。而指南针的出现,造成了新的可能。

根据现代学者的研究,我国最初的指南针采用的是水浮法。后来,水浮法指南针被称为水罗盘,即把磁化了的铁针穿过灯芯草,浮在水上,磁针浮在水上转动来指引方向。把指南浮针与方位盘结合在一起,就成了水罗盘。出现时间大约在南宋。南宋赵汝适在《诸蕃志》中说:“渺茫无际,天水一色,舟舶来往,惟以指南针为则。昼夜守视惟谨,毫厘之差,生死系矣。”船上有专门的人负责守着罗盘,不断修正航向。这是一船安全的关键,丝毫不敢大意。

用罗盘导航,应该说是今天海图经纬化之肇始。借助这样的先进设备,宋朝的海外贸易超过了前代,成为世界上从事海外贸易的重要国家。那时,中国商船的踪迹,近至朝鲜、日本,远达阿拉伯半岛和非洲东海岸。

不过这时候,古老的“牵星术”依然继续存在。明代郑和下西洋的船队中,我们就见到有结构精巧的牵星板。这是古代观星导航技术发展到成熟阶段的一项重要发明。古代航海家一代代积累起来的海洋地理知识,对信风、洋流的认识,当然也是船家的必修课。还能有什么像脾气难测的波涛那样,更适合做一个好老师呢?

指南针是谁发明 指南针是谁发明的叫什么名字(图3)

沈括

漫长的发展 遥远的传播

指南针在中国古代的演进经历了很长时间。学者指出,王充《论衡》中所记“司南之构杓,投之于地,其抵抵指南”,应是模仿当时使用的圆底搏勺的形式,将磁石琢成磁勺,放在栻占用的地盘上来旋定南北方向。庄季裕《鸡肋篇》记载在两只水瓢中置磁石铁屑,进行两瓢相互吸引的幻术,这反映南宋初年司南已被指南针所代替了。

中国古代还掌握了利用磁石对钢铁进行人工磁化,制造指南针的技术。用磁石制造司南,需要通过琢玉工艺手段,费工费时,而且如果质料不精,极向不准,是很难完成的。人工磁化的指南针就不然,只要将一根钢针在磁石上摩擦,顷刻之间钢针就能磁化。这项发明最早的记载见于北宋科学家沈括(1031~1095)所著《梦溪笔谈》:“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。其法取新渡中独茧缕,以芥子许蜡缀于针腰,无风处悬之,则针常指南”。关于磁偏角,沈括又做了试验。沈括精于天文历法,因而他从圭表的地理子午观测比较中加以证明。磁针偏角的发现,是古代科学史上的重要成果。欧洲到了13世纪才知道磁针偏角,那时多误解为指南针工艺装置上的缺点。

沈括在指南针装制技术上做了四种试验——水浮法、指甲旋定法、碗唇旋定法、缕悬法。但实际的指南针制作中,广泛应用的是第一种。

在明嘉靖年(1522~1566)以前,我国海航一直使用水罗盘,其制作简单方便,但不太平稳,易随船舶的摇动而摇晃。中国传统式样的指南针于十二三世纪传入阿拉伯,后又传入欧洲。欧洲最早对磁针的描写见于英国亚历山大·内卡姆在1195年所写的《论物质的本性》,书中的磁针装置与中国宋代所记的浮针完全一致。之后,欧洲人将磁针放在钉子尖端,可自由转动,制成了旱罗盘,旱罗盘有固定的支点,不像水罗盘那样不平稳,性能更适用于航海。在明嘉靖年间,我国也开始使用旱罗盘。

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