指南針是用以判别方位的一種簡單儀器。又稱指北針。指南針的前身是中國古代四大發明之一的司南。主要組成部分是一根裝在軸上可以自由轉動的磁針。磁針在地磁場作用下能保持在磁子午線的切線方向上。磁針的北極指向地理的北極，利用這一性能可以辨别方向。常用于航海、大地測量、旅行及軍事等方面。同名的還有樂隊名稱以及電影名稱。

　　世界上最早發明指南針

　　四大發明之指南針（沈括紀念）大銅章

　　春秋時期，中國勞動人民就在采礦、冶煉中，逐漸認識了磁石。到戰國時期，就有人用磁石做成器具來判定方向，當時叫“司商”它是在一個無沿的方盤上放置一隻水勺似的磁石，水勺的柄端向南指。到北宋後期（公元11世紀），中國人民創造了人工磁鐵，此後又創制了“指南魚”把用磁鋼片制成的“魚”放在水面上，以此指示方向。後來經過反複研究改進，又把磁鋼片改成細小的磁鋼針，并使它的尖端成磁北極，末端成為磁南極，這就成了指南針。

　　北宋傑出的科學家沈括，對于指南針的制作和使用，作了許多科學的說明和分析。到了14世紀初，指南針才由中國傳到歐洲。

　　指示方向原理

　　地球是個大磁體，其地磁南極在地理北極附近，地磁北極在地理南極附近。

　　指南針在地球的磁場中受磁場力的作用，所以會一端指南一端指北。

　　輾轉傳入歐洲後在航海大發現中發揮出不可替代的作用。但科學史家清楚，最早解答“指南針為何能夠指南”問題的并不是中國人，而是英國科學家吉爾伯特。那麼，中國發明指南針後對指南針理論作過什麼樣的探讨？吉爾伯特的理論是否及時傳到了中國？明末清初的“西學東漸”，又對我國指南針理論的發展有過哪些影響？上海交通大學科學史與科學哲學系教授關增建從2003年起開始着手研究這些基本上還是空白的問題。

　　“中國最早的指南針理論，是建立在陰陽五行學說基礎上的‘感應說’。”關增建介紹，11世紀中葉時我國大科學家沈括還對指南針感到匪夷所思，他的《夢溪筆談》介紹了指南針的人工磁化方法、磁偏角的發現和指南針的架設方法，但對指南針為什麼會指南卻沒有一點概念——“磁石之指南……莫可原其理！”随後，文人學者們從陰陽五行學說出發，結合當時人們對大地形狀的認識，提出各種指南針理論。例如，最晚成書于宋代的《管氏地理指蒙》，首先提出如下邏輯：

　　“磁針是鐵打磨成的，鐵屬金，按五行生克說，金生水，而北方屬水，因此北方之水是金之子。鐵産生于磁石，磁石是受陽氣的孕育而産生的，陽氣屬火，位于南方，因此南方相當于磁針之母。這樣，磁針既要眷顧母親，又要留戀子女，自然就要指向南北方向。”

　　關增建表示，從近代物理學的觀點來看，“蒙氏理論”完全異想天開，但從事物的屬性出發解釋其行為，在東西方科學史上都是常用的做法。我國古代陰陽學說昌盛，用陰陽學說闡釋指南針指南及“常微偏東”的原理，是再自然不過的事情。特别是，該理論認為磁石不同端面有不同屬性，它們決定磁針的指向，這種說法很容易啟發人們發現磁石的兩極，并進一步聯想到磁極與磁針指向之間的關系，從而為正确認識這一問題找到可能的途徑。

　　南宋人的指南針原理，仍認為“指南針之所指，即陽氣之所在”，隻是圍繞磁偏角現象，立論依據更多轉向地理方位的坐标系統——中國古人認為地是平的、大小有限，這樣地表面必然有個中心，過該中心的那條子午線就是唯一的南北方向。南宋人曾三異等認為，一旦測量地點不在這條南北線上，指南針所指向自然“少偏”。到明代，有人假托南唐人著作指出，指南正針由大地方位系統決定，而偏角則由天體方位劃分系統所決定。關增建認為，這種說法“體現了傳統指南針理論在陰陽感應學說和磁偏角的存在這一矛盾面前所表現出來的窘迫”。

　　明萬曆年間（公元1573～1620年），傳教士來華，帶來西方的指南針理論、地球學說以及相關科技知識。受其影響，中國學者開始從新的視角探讨指南針理論問題，在此過程中，陰陽五行的作用不斷淡化，力學角度的分析不斷增加，但吉爾伯特1600年提出的科學理論連西方學界都沒統一，更談不上入主東土。傳教士中，1658年抵華的比利時耶稣會士南懷仁的指南針理論最系統，但他認為決定磁針指向的是地球的地理南北兩極本身，理論仍然局限在古代科學的範圍，而不像吉爾伯特認識到地球本身存在一個磁體。南懷仁理論在中國影響深遠，直到19世紀中葉，我國仍有學者用它解釋指南針問題。而此時，清末來華的傳教士已開始着手把西方近代磁學知識介紹給中國了。

　　指南針的發展史

　　指南針也叫羅盤針，是我國古代發明的利用磁石指極性制成的指南儀器。因此，介紹司南必須從磁石說起。

　　磁石通常稱為“吸鐵石”，它把許多鐵屑緊緊吸在一起，就象一個慈祥的母親吸引自己的孩子，所以人們稱它為“慈石”。

　　磁石吸鐵是因為每塊磁石兩頭都有不同的磁極，一頭叫正極，另一頭叫負極。人類居住的地球也是一塊天然大磁鐵，地球的南北兩頭也有不同的磁極，地球的北極是負磁極，地球南極為正磁極。根據同性磁極相排斥，異性磁極相吸引的原理，拿一根可以自由轉動的磁針，無論站在地球的什麼地方，它的正極總是指北，負極總是指南。

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