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古人是怎么发明指南针的

闻人军先生是著名的科技史专家,他最近将其研究中国古代科技名物的文章结集为《考工司南

闻人军先生指出,中国指南针的发明史由三部曲组成,近年的考古发现,古代文献的再探索和科技史研究,使我们加深了对这一伟大发明的认识。

《宋书·礼志》引《鬼谷子》说战国时“郑人取玉,必载司南,为其不惑也”。不惑,就是不迷失方向。司南是一种用天然磁石琢成的勺形指向器。

《鬼谷子》中保存的此一传说,通过郑国取玉者携带“司南”之事,透露了磁石勺与玉工之间的关系:甚难加工的磁勺应是玉工高手的杰作。它还暗示:善于经商的郑人在磁勺的传布(或许还有发明)过程中,扮演了重要的角色。

东汉初期王充的《论衡》描述了这类磁勺的性能和用法。传本《论衡·是应篇》说:“司南之勺,投之于地,其柢指南。”吾师王锦光和我的《〈论衡〉司南新考与复原方案》指出,上句中的“投之于地”系“投之于池”之误,“池”指汞池。这段极重要的科技史料应解释为:叫作司南的勺形磁性指向器,投入盛有适量水银的容器中,它的勺柄必然自动指向南方。

在勺形磁性指向器问世之前,已有“司南”之谓。不过,它与磁性无涉,乃是直立于地面用来测日影的表杆。如《韩非子·有度篇》说:“故先王立司南,以端朝夕。”“端朝夕”即正东西,引申为确定东西南北方向。“立司南”来源于殷商甲骨文中的“立中”和战国时的“立朝夕”,它们的意思都是立表以测影。当勺形磁性指向器被发明的时候,其状取法北斗,名称沿用“司南”。今人不知其来龙去脉,往往将这两种不同的司南混为一谈。

除了上述的表示勺形磁性指向器之外,司南又是指南车、指南舟和报时刻漏的代称。晋人葛洪所作的《西京杂记》中提到的“司南车”即半自动机械装置指南车。《宋书·礼志》记载:“晋代又有指南舟。”南朝任

杜诗中的司南实际上是报时刻漏的又一名称。这句诗的意思是,夜半零时整,诗人恰闻司南的报时之声。

众所周知,“指南”有指导或准则之意,而“指南”来自“司南”,“指”、“司”两字仅一音之转。在汉至唐的文献中,我们常可读到诸如“事之司南”、“文之司南”以及“人之司南”等语词。如《鬼谷子·谋篇》说:“夫度材、量能、揣情者,亦事之司南也。”梁刘勰的《文心雕龙·体性》说:“故宜摹体以定习,因性以练才,文之司南,用此道也。”

唐代以后,“司南”一词完全为“指南”所取代。南宋末年,民族英雄文天祥活用磁石和磁针指向性的知识,道出了“臣心一片磁针石,不指南方不肯休”的爱国主义心声,直用指南(司南)本义,立意却不同凡响。

发现磁石、磁针的吸铁性较易,但发现指向性较难,而要发现磁偏角则更难。因为地球磁场的磁轴线与穿过地理南北极的地轴不一致,故磁子午线与地理子午线不尽相合,微有交角,这交角就是磁偏角。北宋科学家沈括在其名著《梦溪笔谈》中,将方家发明的用磁石磨钢针的尖端,使之具有永久磁性的方法公之于世,标志着原始指南针已到实用的新阶段。磁针配合分度地盘指向的精度,与司南以及11世纪初的用薄铁片做成的“指南鱼”不可同日而语;故磁针罗盘的发明,很快导致了磁偏角的发现。

北宋庆历元年(1041)司天监杨惟德在《茔原总录》卷一中指出,定南北方向时,等到磁针的摆动停止时,在子午方向仔细校正,才能得到准确的南北方向。这项记载表明,磁针罗盘问世后,最先应用它的是堪舆家,最早发现磁偏角的也是堪舆家。

《茔原总录》不仅是年代明确可考的世界上关于磁偏角的首次记载,而且记载了当时当地磁偏角的大致数值。以前,人们一度将磁偏角的发现归功于沈括,因为他在《梦溪笔谈》中提到“方家以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全也”。此条记载已比哥伦布在1492年横渡大西洋时发现磁偏角要早四百余年。

自严敦杰先生在《中国史稿》第五册》“宋代科技史部分”引入《茔原总录》的史料,才将这一世界纪录又向前推进了约半个世纪。

方家发明的罗盘是磁针与分度相配合的新一代的指南针,使用方便、读数容易,先后用于堪舆和航海。

中国的磁针和罗盘先后经由陆水两路西传,曾给人类文明的进程带来重大的影响。但在罗盘的发明权上,长期存在一种错误的观点船传入中国,中国开始有旱罗盘已是16世纪的事了。根据此前公布的考古发掘资料,参照历史文献记载,笔者发现,我国不仅是水罗盘的发源地,而且早在12世纪就率先发明了旱罗盘。

1985年5月,江西省临川县温泉乡莫源李村农民在窑背山发现一座古墓。该墓出土文物丰富,除金质饰件、水晶佩挂、文房用具、陶瓷、铜器等之外,还出了七十余件各式瓷俑。其中有座底墨书“张仙人”的张仙人俑一式两件,瓷土作胎,胎土细匀,素烧,火候偏低,系侍立状圆雕,由模印贴塑而成,高22.2厘米。风水先生“张仙人”俑,“眼观前方,炯炯有神,束发绾髻,身穿右

从该墓伴出的墓碑和纪年地券可知,墓主为南宋邵武知军朱济南,葬于庆元四年(1198)九月二十五日。考虑到12世纪末是罗盘发明史上极为关键的时期,一见到这一考古资料,立刻引起了我的注意。

世界上关于罗盘的首次记载,见于南宋笔记小说《因话录》(书中称为“地螺”),曾一再为史界所称引,但其作者却误为曾三异,成书年代也不确。笔者根据几种地方志的记载,考证出真正的作者应是曾三异之兄曾三聘。

尤其值得注意的是,临川罗盘不但是现已发现的世界上最古的罗盘的模型,而且,它的磁针与水罗盘的磁针根本不同,其中部增大呈菱形,菱形中央有一明显的圆孔,明确、形象地表达出用轴支承之意,无疑是一种堪舆用的旱罗盘。

清代乾隆年间堪舆家范宜宾的《罗经精一解·针说》曾说“指南旱针(即旱罗盘),造自圣王”,“创自江西,盛于前明”。他认为旱罗盘系中国古制,创自江西,确有见地,或许当时有所根据,可惜不能起古人于地下而问之。但有了临川罗盘,加上《因话录》“地螺”,说江西是罗盘的故乡该有八九分的把握了。然而,假如对临川罗盘的认识到旱针为止,那就既对不起罗盘的发明者,也辜负了张仙人俑作者的一片匠心。

罗盘的分度主要有二十四(或四十八)向和十六(或三十二)向两大体系。学术界曾认为前者系中国所固有,后者则纯属欧式。查西方罗盘采用三十二分度的最早记载,见于诗人乔叟1391年所作的《论星盘》。

关于西方罗盘(三百六十分度)的最早记载,仅可上溯到1269年军事工程师皮里格里努斯的《论磁书简》。

反观12世纪的临川罗盘的分度,第二和第四象限各有四条刻度,根据上下左右对称的原则,校正第一象限,补足第四象限,可以确定整个罗盘采用十六分度。由此可知,十六分度制亦产生于我国。

中国十六分度制来源于堪舆家视为罗经之本的八卦。八卦图像,有先天和后天之分。前者以乾坤为南北,后者以离坎为南北。宋代堪舆家王

现在还不能确定中西十六及三十二分度之间在历史上是否有过交流。唯知18世纪有一种十六分度的旱罗盘,根据王大海《海岛逸志》的描述,恰似临川罗盘的翻版,这或许是我们进一步探索的一条重要线索。

张仙人俑手持的临川罗盘,现存江西省临川县文物陈列室,吸引着愈来愈多的观众和研究者。更为古老的中国罗盘,或许正躺在地下,等待着炎黄子孙去发现和研究。(本报有删节)

闻人军/文

来源:北京晨报

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