指南針與航海

利用磁鐵的指極性制造指南儀器,是我國(guó)古代的一項(xiàng)偉大發(fā)明。在先秦的典籍中,就有“先王立司南以端朝夕”(《韓非子·有度篇》)的記載,“端朝夕”也就是正四方。在王充《論衡·是應(yīng)篇》中,更記有“司南之杓,投之于地,其柢指南。”“司南之杓”是用天然磁鐵琢磨成杓狀,“地”是一種標(biāo)有24個(gè)方位的地盤,“柢”就是杓柄,也就是把杓狀磁鐵放在地盤上,它的柄會(huì)指向南方。但是,天然磁鐵琢磨不易,且會(huì)失磁,故未能推廣使用。
大約在唐末或宋初,人們發(fā)明了人工磁化方法,制造出了指南針。指南針最初是由風(fēng)水先生發(fā)明的,他們用鐵針摩擦磁鐵,使其磁化,而成指南針。據(jù)沈括《夢(mèng)溪筆談》記載,最初的指南針有四種裝置方式,即水浮法,把磁針橫貫燈芯草,讓它浮在水面;放在碗唇上;放在指甲上;用絲線拴在磁針中心,懸掛起來。當(dāng)時(shí),人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了地球的磁偏角。后來的指南針裝置法,一般是在地盤(古時(shí)又叫羅盤或羅經(jīng)盤)中心挖一圓洞,內(nèi)盛水,放進(jìn)橫貫燈芯草的磁針,就成為水羅盤。明末之前,普遍使用的都是這種水羅盤。
指南針的最大業(yè)績(jī),是它大大地促進(jìn)了航海事業(yè)的發(fā)展。我們的祖先很早就在海上活動(dòng),山東大黑山島發(fā)現(xiàn)的母氏社會(huì)遺址,反映了先民們?cè)诹咔昵熬烷_始了海島生活。秦始皇時(shí),徐福帶數(shù)千童男童女東渡日本,開創(chuàng)了大規(guī)模遠(yuǎn)航的先河。漢唐時(shí),我國(guó)的商船已活躍于太平洋和印度洋上,與東北亞、東南亞、南亞、西南亞以至非洲東海岸的眾多國(guó)家有著頻繁的海上交通關(guān)系。在指南針應(yīng)用于航海之前,海上遠(yuǎn)航是靠觀測(cè)日月星辰來辨別方向的。如果遇到陰雨天氣,茫茫的大海之中水天一色,只好隨波逐流,聽天由命了,迷失方向的事故是經(jīng)常發(fā)生的。指南針的出現(xiàn),為航海者提供了可靠的全天候?qū)Ш绞侄?。我?guó)大約在11世紀(jì)末開始把指南針應(yīng)用于航海。
圖12司南復(fù)原圖
圖13初期指南針裝置方式示意圖
指南針在航海中的應(yīng)用,引起了航海技術(shù)的重大變革,開創(chuàng)了一個(gè)人類航海的新紀(jì)元。李約瑟博士說,這是“航海技術(shù)方面的巨大改革”,它把“原始的航海時(shí)代推至終點(diǎn)”,“預(yù)示計(jì)量航海時(shí)代的來臨”。我國(guó)宋元時(shí)期航海事業(yè)的高度發(fā)達(dá),明初的鄭和下西洋,以及歐洲人大航海時(shí)代的到來,都與指南針的發(fā)明和應(yīng)用密切相關(guān)。
中國(guó)的指南針大約在12世紀(jì)下半葉由海道傳至阿拉伯,再傳入歐洲。同時(shí)可能也由陸路傳到中亞地區(qū),再傳至歐洲。歐洲人在應(yīng)用過程中對(duì)指南針裝置進(jìn)行了改進(jìn),發(fā)明了有固定支點(diǎn)的旱羅盤,有如我們現(xiàn)在常用的一樣。旱羅盤在16世紀(jì)下半葉時(shí)回傳中國(guó),從而逐步取代了水羅盤。
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