指南针的起源与演变 —— 中国古代重要科技发明创造[下载]

相传四千多年前，黄帝与蚩尤大战于涿鹿，蚩尤作大雾弥漫数十里，黄帝茫然不辨东西。于是，黄帝造指南车，终于化险为夷，大获全胜。
我们在这儿要谈的是中国四大发明之一的指南针。指南针和指南车都有指南的特性，“针”和“车”虽一字之差，却不可混淆，它们是具有不同原理的两件东西。
指南车是利用机械齿轮结构设计制造的一种双轮独辕车辆，它在行进中无论怎样东转西弯，车上木人伸出的手臂始终指向南方。
指南针则是利用磁针在地球磁场中的南北指极性而制造的一种指向仪器，它比起指南车来，应用要方便和广泛得多。
指南针大约在我国战国时期就已经出现了，它最初的名称叫“司南”。《韩非子·有度篇》称“先王立司南以端朝夕”，“端朝夕”就是正四方的意思。《鬼谷子·谋篇》里说“故郑人之取玉也，载司南之车，为其不惑也。”，就是说郑国人外出采玉，要带上司南，以防迷失方向。东汉王充在《论衡·是应篇》中说“司南之构，投之于地，其柢指南”，可见司南是利用天然磁石的一只勺，它可以在平滑的地盘上自由旋转，等它静止时，手柄就会指向南方。
古代的司南是用天然磁石经人工琢磨而成的。据《古矿录》记载，它最早出现于战国时期的磁山（今邯郸武安）一带。但是，司南的磁性弱，准确性差，效果不太好。所以，人们还不断地寻找更理想的指南器具。到了晚唐，有人用磁石将铁针摩擦磁化，制作水浮式指南针。如段成式的《西阳杂俎》记载：“有松堪系马，遇钵更投针”“勇带统针石，危防丘井藤”。指南针与方位盘组合，演变成磁罗盘，用于堪與，即看风水，测方位，观宅相。
北宋初年，曾公亮的《武经总要》介绍了人工磁化薄铁叶得“指南鱼”的方法。沈括的《梦溪笔谈》则称“方家以磁石磨针锋，则能指南”，于是有了简便实用的指南针。
从司南到罗盘到指南针，是一次又一次的飞跃。用人工磁体代替了天然磁石，用磁针代替了磁勺。人工磁化方法的发明，在磁学和地磁学的发展史上都有着极其重要的意义。
北宋沈括对指南针的制造和使用，做了科学的说明和分析，他还亲自试验了磁针的4种装置方法：把磁针横贯灯芯浮在水上、把磁针架在碗沿上、把磁针架在指甲上，以及把磁针用缕丝悬挂起来。沈括记载的水浮法指南针，与方位盘相结合，便成了水罗盘；而支点旋转法指南针，与方位盘相结合，则成了旱罗盘。沈括根据实验，还发现指南针所指的方向不是正南，而是稍微偏东，他把指南针的偏向叫作磁偏角。在西方，直到1492年，哥伦布使用指南针横渡大西洋，才发现了磁偏角，这比沈括晚了400多年。
沈括的发现为人类科学使用指南针奠定了基础。指南针的最大功绩，是应用在航海中，引发了航海技术的重大变革，开创了人类航海活动的新纪元。
1119年，北宋朱彧在《萍州可谈》称：“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦观指南针。”可见那时中国已使用指南针导航，迄今为止，我们尚未发现世界上任何国家和民族有比这更早使用指南针航海的记录。
1123年，北宋使节出访高丽国（今朝鲜）乘海船时使用了水浮法指南针，此见于徐兢的《宣和奉使高丽国经》。南宋吴自牧在《梦粱录》中曰，“风雨冥晦时，惟凭针盘而行。”针盘，即指南针。
早期使用指南针导航，还要借助天文导航和地文导航知识，后来将船舶航向的变动与指南针变动的对应关系总结出来，就成为航线的针路。有了针路，海船才脱离了天文导航而只依靠指南针导航。
1295年，元代周观达以随从身份，出使真腊国（今柬埔寨），往返皆走海路，他在《真腊风土记》中详细记录了沿途航行的针位。元代的《海道经》《大元海远记》等都有罗盘针指路的记载。
司南、磁针、罗盘到指南针的发展历程，充分展现了古代中国作为指南针原创国度所具有的技术创新力，之后常用于航海、大地测量、旅行及军事等重要方面，成为世界称誉的中国古代重要科技发明创造中早期的“四大发明”之一。