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读史|从司南到罗盘:指南针如何发明出来的?

时间:2021-07-23 14:58:59    点击: 193次    来源:法律在线    作者:张曼雨 - 小 + 大

读史|从司南到罗盘:指南针如何发明出来的?

国家人文历史 2021-07-22 09:04 33366

读史|从司南到罗盘:指南针如何发明出来的?

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南宋著名爱国诗人文天祥著有一首《扬子江》。其中写道,“几日随风北海游,回从扬子大江头。臣心一片磁针石,不指南方不肯休。”这自然是用指南针的指向来比喻自己忠于南宋的决心,却也在无意中显示,后世“四大发明”中的“指南针”在宋代已然普及。毫无疑问,这是中国对人类文明做出的又一个伟大贡献。

无关“指南车”

在诸多冠以“指南”之名的器物中,“指南车”显得相当引人瞩目。顾名思义,“指南车”车上立有一个木人伸出一只手,不管车子开到哪个方向去,那只手指都如同“指南针”一样永远指向南方。

相传早在5000多年前的黄帝时代,中国人就已经发明了“指南车”。按照晋代成书的《古今注》记载,“人文始祖”黄帝率领部众与蚩尤部落在涿鹿交战。蚩尤不仅野蛮而强悍,还会法术。他在两军交战时造出一场大雾,黄帝的士卒因迷失方向而发生混乱。紧要关头,黄帝推出了秘密武器——指南车。凭借指南车在大雾弥漫的涿鹿战场上辨明方向后,黄帝率军一举战胜了蚩尤。同一本书里还继续提到,西周初期,南方“越裳氏”使臣回国迷路,周公曾经派五部“司南车”护送他们归国。

读史|从司南到罗盘:指南针如何发明出来的?

指南车示意图,出自明代文献学家王圻、王思义父子撰写的百科式类书《三才图会》)(又名《三才图说》)插画。古代文献相传,指南车车上立有一个木人,伸出之手永远指向南方

这两个故事相当精彩,但其中的破绽亦很明显。中土出土文物的马车最早也不过距今3500年左右的殷商时代,比一般车子复杂得多的“指南车”怎么可能出现于更早1000多年的黄帝时代?不过,中国的古人的确曾经发明过“指南车”。按照裴松之注《三国志》的说法,魏明帝(曹叡)时期,博士马钧成功制作了指南车。后来的《晋书》详细记载了这种指南车的功能:“刻木为仙人,衣羽衣,立车上;车虽回转,而手掌指南。”

“指南车”为什么能“指南”呢?由于《古今注》采用了“司南车”的说法,在很长一段时间里,中西方学者都以为指南车就是载有磁石用来指示方向的车子。可是,从“司南”的复原试验不难想见,连区区磁勺指南的功能都难以实现,遑论用磁石制成司南仙人,抑或用磁石带动木制司南仙人了。中外学者们绞尽脑汁设计、制造了种种类型的机械装置,都达不到这种技术要求。直到1947年,一位名叫兰彻斯特(George Lanchester)的西方学者终于利用差速齿轮装置设计成功可以指南的指南车:“看来,我们欧洲人在近六十年前发明的差速装置的原理,中国人早在四千年前就已经认识和使用它了。”

这就是说,指南车的工作原理并非利用地球磁场的磁效应,而很可能利用了现代车辆上常用到的齿轮差动装置。

尽管这的确是我国古代劳动人民智慧的完美体现,但这样的指南车虽然与指南针一样都用来指示方向,但结构和工作原理都截然不同。两者名虽相似,实则全然无关。有关“指南车”的记载,自然就更不能与“指南针”混为一谈了。

从指南鱼到指南针

但另一种名称类似的“指南鱼”,却是货真价实的“指南针”前身。它的出现,其实是古人对磁学认识深化后水到渠成的结果。在长期的历史实践中,当古人意识到天然磁石是多么不可靠时,自然就开始寻找它的替代品——人工磁铁。三国魏人管辂所著的《管氏地理指蒙》中明确提到将铁针磁化后可指南北。不过,后人考证该书实为唐人伪作,实际写作年代在公元9世纪至10世纪期间。也就是说,最迟在晚唐年间,中国人懂得了如何进行人工磁化了。

北宋庆历四年(1044)成书的《武经总要》里,就记载了利用人工磁化的办法制作“指南鱼”的办法。这其实是一本当时的“军事大全”。按其说法,在“夜色暝黑,又不能辨方向”的情况下,“指南鱼”就可以派上用场,“以辨所向”了。

“指南鱼”究竟是怎么回事呢?首先,要把薄铁片做成鱼状,并将其置炭火中加热至通红。接下来,用铁钳夹住鱼头出火,将其尾对着北方。在这样的位置时将其放入水盆中淬火,使尾浸入水中数分,然后取出,收藏在密闭的容器里。如此就大功告成了。使用时,用一小碗盛水,放在无风处。把鱼尽可能平放在水面,使其浮于水面,鱼头就会朝南。

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