中國古代四大發明-指南針

一、磁石和司南

磁石出現的原始年代無法考證，古代關於慈石的最早記載見於《管子?地數篇》章節地數第七十七。約公元前5000-2070。黃帝：吾欲陶天下而以為一家，為之有道乎？

伯高：上有丹砂者下有黃金，上有慈石者下有銅金，上有陵石者下有鉛、錫、赤銅，上有赭者下有鐵，此山之見榮者也。苟山之見其榮者，君謹封而祭之。司南，在公元前5世紀的戰國時代已出現和使用。當時的司南不僅做為度量工具，其寓意還用於謀略和國策。據成書於西元前四世紀的《鬼谷子》謀篇第十記載，：故鄭人之取玉也，載司南之車，為其不惑也。夫度材、量能、揣情者 ，亦事之司南也。

西元前三世紀的《韓非子》 卷第 二有度篇 記載， 夫 人 臣 之 侵 其 主 也 ，如 地 形 焉 ， 即 漸 以 往 ， 使 人主 失 端 、 東 西 易面 而 不 自 知 。故 先 王 立 司 南 以 端 朝 夕 。 故 明 主 使 其 群臣 不 游 意 於 法 之外， 不 為 惠 於 法 之 內 ， 動 無 非 法 。

二、縱橫時空的漢代司南

漢代司南由一把小杓和一個地盤組成，小杓是用天然磁體磨成的，杓頭底部是半球面，外力撥動杓柄，杓體即以球面頂端為圓心在地盤上旋轉。地盤用銅做成，內圓外方，中心圓外圍依次布列八卦，天干，地支和二十八星宿，除重合的不計外，共標出了24個方向。天干、地支代表時間，八卦、二十八星宿代
表宇宙和相對的28組星象。

天干：甲乙丙丁戊己庚辛壬癸，地支：子丑寅卯辰巳午未申酉戌亥。它們組合在一起的時候就構成了不同的時空維度。(即是干、坤、艮、震、坎、離、巽、兌八卦代表方位)，而二十八星宿是代表天上的二十八組星象圖，(名為角、亢、氐、房、心、尾、箕、斗、牛、女、虛、危、室、壁、奎、婁、胃、昴、畢、觜、參、井、鬼、柳、星、張、翼、軫)。司南之杓，投之於地，其柢指南。當仔細體察我們會發現，司南的小杓在時空因素間不停運轉，會穿梭不同的時間和空間，彷彿浩瀚宇宙，停止後杓柄定位南方，一時間時空方位變無形為有形，彷彿又真實可觸。古人是站在宇宙的基點上把握人體和時空的對應聯繫，最早發現了磁能量的存在和定向，司南是這種智慧的一種的應用。

天乾和地支合稱干支。十天干分別是甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸，十二地支是子、醜、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥組合便成為以「甲子」開始排列組合的六十干支循環。歷史上以干支紀年已使用了近三千年。天干地支還用於計日，十二地支對應十二個時辰，一個時辰相當於現在的兩個小時。赤道式日晷在南宋時期廣泛用於計時，利用指針的投影來測定時辰。夏至日北極而影短，晝六十刻，夜四十刻。冬至日南極而影長，夜六十刻，晝四十刻也。易通卦驗曰：「冬至，晷長丈三尺。夏至，晷長尺五寸。「謂立八尺表之陰也。」

三、未解之迷

古人對生命和自然規律的認識，有許多是未解之迷。公元132年，張衡發明的地動儀，其機械原理和震元感應原理至今仍無法解釋。據後漢書張衡列傳記載：後漢書卷五十九　張衡列傳　第四十九陽嘉元年，張衡復造候風地動儀。以精銅鑄成，員徑八尺，合蓋隆起，形似酒尊，飾以篆文山龜鳥獸之形。中有都柱，傍行八道，施關發機。外有八龍，首銜銅丸，下有蟾蜍，張口承之。[一]其牙機巧制，皆隱在尊中，覆蓋周密無際。如有地動，尊則振龍機發吐丸，而蟾蜍銜之。振聲激揚，伺者因此覺知。雖一龍發機，而七首不動，尋其方面，乃知震之所在。驗之以事，合契若神。自書典所記，未之有也。嘗一龍機發而地不覺動，京師學者咸怪其無征，後數日驛至，果地震隴西，於是皆服其妙。自此以後，乃令史官記地動所從方起。

四、指南針的演繹

據沈括《夢溪筆談》記載，北宋時有四種不同裝置的針型指南儀，即水浮法、縷懸法、指甲法和碗唇法。水浮法指南針是把磁針橫穿燈草心，放在水碗內，利用燈草的浮力和水的滑動力用磁針來指示南北。縷懸法是把一根磁針用單絲粘住，懸在木架上，針下則安放一個標有方位的圓盤；靜止時，鋼針就指示南北。指甲法是把一枚磁針放置在大拇指的指甲上，磁針會在光滑的指甲表面旋轉而指南北。碗唇法則是把磁針置於碗的邊緣。在這四種方法中，縷懸法指針轉動靈活，在指導方位上準確性較高。但使用時不能有風，物體不得晃動，有很多限制。而水浮法指南針漂浮水面，能相對保持磁針的水平和穩定。

瀋活在試驗縷懸法指南針時，多次發現磁針並不是指示正南正北，而是微偏西北和東南，從而發現了地磁偏角──地球南北極連線交叉構成的夾角，這是世界上關於地磁偏角最早記載。

除了指南針以外，元朝時期，還造成了立針式的指南工具──指南龜和指南魚：在木刻的龜、魚腹部安裝磁體，下用立針支撐。到了明嘉靖年間，又出現了旱羅盤。旱羅盤以釘子支在磁針的重心處，並且使指點的摩擦阻力十分小，磁針可以自由轉動。由於磁針有了固定支點，就不會像放在水面那樣到處遊蕩。因此旱羅盤比水羅盤更適用於航海。

五、普世的文明

明代中國的航海家鄭和曾率龐大船隊七下西洋。鄭和領導的船隊，共有二萬七千多人，乘坐大船六十多艘，這些船上有羅盤針和航海圖，這些大船稱為「寶船」。最大的「寶船」，長四十丈，闊十八丈，是當時海上最大的船隻。這支船隊到過印度支那半島、南洋群島、印度、波斯和阿拉伯的許多地方，最遠到過非洲東岸，前後經過三十多個國家。

12世紀前後，指南針通過貿易傳到了阿拉伯，後傳到歐洲。