茫茫大海，無邊汪洋，在海上航行可不是件容易的事。首先航向要找準(zhǔn)。即使航向偏離1度，那就可能永遠(yuǎn)也到達(dá)不了目的地，終生在海上飄蕩。有人可能會說：要找準(zhǔn)航向好辦，可以用太陽，也可以用星星定位。不錯，這的確是個好辦法，遠(yuǎn)古時期的人們就是這么做的。但是如果碰到了陰雨天怎么辦？碰到那種“陰風(fēng)怒號，濁浪排空”的天氣怎么辦？這種天氣在大海上是極常見的。這種時候，太陽啊，星光啊，一切可以利用的目標(biāo)啊，全不見了，剩下的只有船只飄在海上。然而這些都難不倒智慧的古代的中國人。人類的航海業(yè)還是越來越發(fā)達(dá)。到隋唐時期，中國不僅同朝鮮、日本海上往來十分頻繁，而且同阿拉伯各國也有了海上航線。宋朝時，中國龐大的商船隊經(jīng)常往返于南太平洋和印度洋之間。
     是什么原因使航海家們不再懼怕沒有太陽和星光的日子，而繼續(xù)保持他們正確的航向呢？是當(dāng)時航海最有效的方向指示儀器——指南針。
     宋朝學(xué)者朱或在他的《萍洲可談》一書中記錄了指南針在航海中的作用：“舟師識地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦觀指南針�！彪S著指南針在航海上的不斷應(yīng)用，人們對它的依賴也與曰俱增。南宋《夢梁錄》一書中說：“風(fēng)雨冥晦時，惟憑針盤而行，乃火長掌藝毫厘不敢差誤，蓋一舟人命所系也�！边@真是大海航行靠舵手，舵手要靠指南針，沒有科學(xué)領(lǐng)航，光憑舵手的經(jīng)驗和感覺，有時就要壞事。到元代時，指南針已經(jīng)成為航海上最重要的儀器了，無論什么時候都用指南針領(lǐng)航。這時還專門編制出羅盤針路，船行到什么地方，采用什么針位，一路航線都一一標(biāo)識明白。明代鄭和下西洋，從江蘇太倉的劉家港出發(fā)到印度尼西亞的蘇門答臘島，沿途航線都標(biāo)有羅盤針路，指南針為開辟中國到東非航線提供了可靠保證。以后，哥倫布航行抵達(dá)美洲大陸和麥哲倫環(huán)球航行也都依賴的是指南針。
     指南針和由指南針發(fā)展而來的許多儀器對人類發(fā)展產(chǎn)生了重大貢獻(xiàn)，它的發(fā)明權(quán)屬于中國。
     指南針大約出現(xiàn)在中國戰(zhàn)國時期。最初的指南針是用天然磁石制成的，樣子像只勺子，圓底，可以在平滑的“地盤”上自由旋轉(zhuǎn)，等它靜止的時候，勺柄就會指向南方。古人稱為“司南”。東漢學(xué)者王充在他的書中說：“司南之杓投之于地，其柢指南。”地盤上四周刻有分度，共24向，用來配合司南定向。古時人出遠(yuǎn)門要帶上司南，以免迷失方向。這種司南的模型今天在北京歷史博物館中還能見到。
     后來，隨著社會生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，尤其是航海業(yè)的不斷擴(kuò)大和發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)了人工磁化的方法，從而出現(xiàn)了指南魚和指南針。指南魚就是用薄鐵葉裁成魚形，然后用地磁場磁化法使它帶上磁性。在需要定向時，把它浮在水面，鐵葉魚就能指南。指南針是用磁石摩擦鋼針得到的。鋼針經(jīng)磁石摩擦磁化后，就可以指南。古代所有的指南針都是用這種人工磁化的方法得到的。用絲線把磁針懸掛起來，使它處于平衡狀態(tài)，針的兩端就指向南北方向。當(dāng)然，使用指南針也需要方位盤的配合。方位盤和磁針結(jié)為一體的儀器就是羅盤。羅盤仍有24向，但盤已由方形演化為圓形。
     中國的指南針大約在公元12世紀(jì)末到13世紀(jì)初傳人阿拉伯，然后再由阿拉伯傳人歐洲。那時到中國來的阿拉伯人都樂于乘坐中國船只，因為中國船船身大，結(jié)構(gòu)堅固，航速快。這就為羅盤傳人西方提供了基礎(chǔ)。西方在學(xué)會使用羅盤后，根據(jù)實(shí)際需要又進(jìn)行了科學(xué)的改進(jìn)。由于羅盤在隨船體大幅度擺動時，常使磁針過分傾斜而靠在盤體上轉(zhuǎn)動不了。歐洲人設(shè)計了稱為“方向支架”的常平架，它是由兩個銅圈組成，兩圈的直徑略有差別，使小圈正好內(nèi)切于大圈，并用樞軸把它們聯(lián)結(jié)起來，然后再用樞軸把它們安在一個固定的支架上，羅盤就掛在內(nèi)圈里，這樣，不論船體怎么擺動，羅盤總能保持水平狀態(tài)。這種儀器的原理已經(jīng)是比較近代化了。
     如果人們對某一種儀器或工具，只知道它的功能而不知道它為什么會有這種功能，那還不能說對它的認(rèn)識具有科學(xué)水平。指南針也是這樣，如果人們只知道它指向固定方向不變，而不去研究這其中的為什么，人類就只好處于前科學(xué)的狀態(tài)，而還沒有進(jìn)入科學(xué)的殿堂。當(dāng)然，在科學(xué)發(fā)展史上，人類總是從先發(fā)現(xiàn)某種功用性質(zhì)出發(fā)，然后才去探究功用或現(xiàn)象背后的為什么。對指南針也是這樣，古時人們從注意它的磁性出發(fā)而一步步認(rèn)識內(nèi)在的東西。
     由于磁石具有吸鐵性質(zhì)，古人把這種性質(zhì)比做母子相戀，認(rèn)為“石，鐵之母也。以有慈石，故能引其子；石之不慈者，亦不能引也�！睗h朝以前，磁石都寫成“慈石”。人們還注意到磁石不能吸引銅，更不能吸引瓦，這就是“及其于銅則不通”，“而求瓦則難矣”。宋朝的陳顯微和俞璞對此曾作了探討，認(rèn)為磁石所以吸引鐵，是有它本身內(nèi)部原因，是由鐵和磁石之間內(nèi)在的“氣”的聯(lián)系決定的。清朝劉獻(xiàn)廷也認(rèn)為磁石引鐵是由于它們之間具有“隔礙潛通”的特性。他還記錄了磁屏蔽現(xiàn)象：“或向余日：‘磁石吸鐵，何物可以隔之？’猶子阿孺日：‘惟鐵可以隔之耳 ’�！彪m然這種解釋是錯誤的，但是由于當(dāng)時的科學(xué)發(fā)展水平，能考慮到這個問題已經(jīng)難能可貴了。P3-5