地球是一個(gè)大磁體。地球的兩個(gè)極分別在接近地理南極和地理北極的地方。地球表面的磁體,當(dāng)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),就會因磁體同性相斥、異性相吸的性質(zhì)指示南北——這個(gè)道理,古人不夠明白;但這類現(xiàn)象,古人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)。
先秦時(shí)代的中國勞動(dòng)人民已經(jīng)積累了對磁現(xiàn)象的認(rèn)識,在探尋鐵礦的時(shí)候,常常遇到磁鐵礦,即磁石(主要成分是四氧化三鐵——化學(xué)式Fe3O4,別名氧化鐵黑、磁鐵、吸鐵石,為具有磁性的黑色晶體,故又稱為磁性氧化鐵)?!豆茏印返臄?shù)篇中早已記載了這些發(fā)現(xiàn):“山上又磁石者,其下有金銅?!薄渡胶=?jīng)》中也有類似的記載。磁石的吸鐵特性很早被人發(fā)現(xiàn),《呂氏春秋》九卷精通篇就有:“慈招鐵,或引之也。”古人稱“磁”為“慈”。古人把磁石吸引鐵看作慈母對子女的吸引。并認(rèn)為:“石是鐵的母親,但石有慈和不慈兩種,慈愛的石頭能吸引他的子女,不慈的石頭就不能吸引了?!睗h以前古人把磁石寫成“慈石”,是慈愛石頭的表達(dá)。到了西漢,有一個(gè)名叫欒大的方士,他利用磁石的特性做了兩個(gè)棋子的東西,通過調(diào)整兩個(gè)棋子極性的相互位置,有時(shí)兩個(gè)棋子相互吸引,有時(shí)相互排斥。欒大稱其為“斗棋”。他把這個(gè)新奇的玩意獻(xiàn)給漢武帝,并當(dāng)場演示。漢武帝驚奇不已,龍心大悅,竟封欒大為“五利將軍”。
李約瑟的觀點(diǎn),他在《中國對航海羅盤研制的貢獻(xiàn)》一文,有明確的闡述。他從《古今注》、《管氏地理指蒙》、《九天玄女青囊海角經(jīng)》等書的記載中推測出如下結(jié)論:“磁石指向性轉(zhuǎn)移到它吸過的鐵塊的發(fā)現(xiàn)在中國大約在一世紀(jì)到六世紀(jì)。在十一世紀(jì)以前的某個(gè)時(shí)期就已發(fā)現(xiàn),不僅可以用鐵塊在磁石上磨擦產(chǎn)生磁化現(xiàn)象;而且還可以用燒紅的鐵片,經(jīng)過居里點(diǎn)(CuriePoint),冷卻或淬火而得到磁化,操作時(shí),鐵片保持南北方向。
據(jù)《古礦錄》記載最早出現(xiàn)于戰(zhàn)國時(shí)期的磁山一帶。指南針的前身是中國古代四大發(fā)明之一的司南。
據(jù)1982年3月,《光明日報(bào)》報(bào)道:磁山(在今河北省邯鄲市武安)是我國四大發(fā)明之一指南針的發(fā)源地。據(jù)《古礦錄》記載:《明史地理志》稱:“磁州武安縣西南有磁山,產(chǎn)磁鐵石?!?又《明一統(tǒng)治》稱:“磁州武安縣西南有磁山,產(chǎn)磁鐵石。” 又《古礦錄》記載:《明一統(tǒng)治》稱:磁山,在縣西南30里,土產(chǎn)礦石,州名取此。磁山,指南針的故鄉(xiāng)。
典籍記載有關(guān)指南針的事情和典籍作者,全都在古代邯鄲為中心的燕趙文化區(qū)域內(nèi);在可考典籍范圍內(nèi)記載的中國古代指南針,全都是用天然磁石磨制而成; 且根據(jù)先秦典籍記載,產(chǎn)天然磁石的只有武安磁山(今河北省邯鄲市武安)。在春秋戰(zhàn)國時(shí)期有可能制造司南的地方,只能在以邯鄲為中心的燕趙文化區(qū)域內(nèi),武安極有可能就是指南針的故鄉(xiāng)。
觀點(diǎn)之一
王振鐸的相關(guān)觀點(diǎn),指南針的發(fā)明至早不逾于宋代,此種觀點(diǎn)在其一系列的研究成果都有所體現(xiàn)。如在《司南、指南針與羅經(jīng)盤(上)》一文中所述:“自周末至李唐,古人所稱述之‘司南’或稱‘指南’為一種辨別方向之儀器,其物便于攜帶及測驗(yàn),宛如指南針之用矣。王振鐸認(rèn)為在唐朝已經(jīng)出現(xiàn)了便于攜帶的類指南針儀器,但絕不是指南針。王振鐸把此種物件看作是指南針的過渡形式。王振鐸未明確論斷指南針發(fā)明的具體時(shí)問,由于缺乏材料,出于科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性方面考慮,所以未輕易論斷。他在《司南、指南針與羅經(jīng)盤(中)》中說:“(指南)魚法固早于(指南)針法約半個(gè)世紀(jì),然此二者先后相互之關(guān)系,仍有待史證之發(fā)現(xiàn)而說明也。”正是在此情況下說的。另外,在同一篇論文中又說:“中國古代,藉縫紉之鋼針,經(jīng)人工傳磁,而成人造磁體之指南針,其史證之發(fā)現(xiàn),至今尚未見有早于十一世紀(jì)以前者?!边@是以北宋時(shí)沈括《夢溪筆談·雜志一》與《夢溪筆談補(bǔ)》為根據(jù)而加以論斷的。這兩篇文章中記載了此種人工傳磁而成人造磁體的指南針。另外王振鐸在此篇文章中批判了英人維烈亞力(Alexanderwylie)所著《中國研究》中所指的唐朝僧一行已經(jīng)注意到了磁針?biāo)阜较蚺c北極之差的錯(cuò)誤理解。最后鄭重地提出論斷:“按中國磁針偏向之記載,尚未發(fā)現(xiàn)史證有早逾《夢溪筆談》者,存中記其‘微偏東’,寇宗爽記謂‘偏東’,即指磁針之偏角而言。”這便是王振鐸由于材料所謂限制而不能對中國磁偏角的發(fā)現(xiàn)時(shí)間有一個(gè)確切的認(rèn)識。關(guān)于指南針的發(fā)明時(shí)代,王振鐸只是給出了一個(gè)大致的推測,在《司南、指南針與羅經(jīng)盤(中)》中,王振鐸說:“指南針之發(fā)明時(shí)代,以《萍洲可談》海舶用磁針及沈括謂方家制磁針,信其創(chuàng)始必早?!敝改厢樀陌l(fā)明應(yīng)當(dāng)是一個(gè)很漫長的時(shí)間中,慢慢地改進(jìn)的結(jié)果,而不同時(shí)期的形式,也應(yīng)以不同的形式出現(xiàn),王先生也只能給出一個(gè)時(shí)間區(qū)間。
觀點(diǎn)之二
李約瑟的觀點(diǎn),順序的磁偏角,先向東后偏西,體現(xiàn)在中國堪輿羅盤的設(shè)計(jì)的同心圓,這些同心圓一直存留至當(dāng)代。勿容置疑,磁羅盤在中國用于堪輿目的很久以后,才被用于航海。但是航海羅盤確是中國人的發(fā)明,它可能發(fā)生在十一世紀(jì)以前的某個(gè)時(shí)期或更早的時(shí)期?!崩罴s瑟在此段中對指南針,磁偏角、羅盤等問題論述的清楚,雖然有些論斷過于武斷,但是對中國指南針的發(fā)明問題,做出了一個(gè)總結(jié)性的論斷。
潘吉星先生在王振鐸先生與李約瑟先生研究的基礎(chǔ)之上加以總結(jié),但可以明顯看出他比較同意李先生的觀點(diǎn),對于李約瑟先生所提到的幾個(gè)材料在《中國古代四大發(fā)明——源流外傳及世界影響》一書作了詳細(xì)地論述與闡述。但同時(shí)也和李約瑟先生一樣,在有些問題上過于武斷,明顯的證據(jù)不足,讓人難以信服。
如他在書中所述:“但從司南儀到指南針中間經(jīng)歷了幾個(gè)技術(shù)過渡,這些過渡發(fā)生在魏晉南北朝至唐代?!彼@種論斷性的結(jié)論沒有太多的材料支持。但此結(jié)論在大體上是沒有錯(cuò)的。潘吉星先生和李約瑟先生一樣把崔豹《古今注》中的“蝌蚪,蝦蟆,(青蛙)子也,一名懸針,一名玄魚。”作為“從勺到針”的過渡來看。他說:“將在空中的磁針與方位盤配合,在晉南北朝曾經(jīng)用過,確能指南,從而實(shí)現(xiàn)了李約瑟先生說的from the spoon to the needle(從勺到針)的過渡?!迸思窍壬谕槐緯幸矊λ_盤的出現(xiàn)時(shí)問做出了論斷。他說:“有證據(jù)顯示,9世紀(jì)唐代堪輿羅盤制造者已經(jīng)做出了這決定性的一步?!痹谕豁撝?,他再一次強(qiáng)調(diào)說:“晉南北朝開始對司南作技術(shù)改進(jìn),而在唐代后期完成從司南向羅盤的轉(zhuǎn)變,北宋人享受這些技術(shù)成果并使之發(fā)揚(yáng),歷史的發(fā)展脈絡(luò)應(yīng)是如此?!边M(jìn)一步對指南針的發(fā)展脈絡(luò)做出了闡述。潘吉星在李約瑟先生研究的基礎(chǔ)之上,吸收了王振鐸先生的部分觀點(diǎn),對指南針的發(fā)明時(shí)間與過程重新作了一個(gè)界定,雖然依然有部分不妥之處,但總體來說,是科技史上的一個(gè)進(jìn)步。麗另外一些學(xué)者,或是沒有新材料而做出驚人的論斷,或是材料不足,僅憑某一材料片段做出新的論斷,但總體來說均未能讓眾人信服,影響亦不是很大?!倍阎改厢樒鹪凑摂嘤谔拼?。姑且不論此論斷的正確與否,單依此材料根本不能得出此種論斷。
觀點(diǎn)之三
在成都民間收藏族的藏品中,發(fā)現(xiàn)了一件極具學(xué)術(shù)研究價(jià)值的玉(石)器,它是由七塊玉(石)板拼接而成,正面是圖形,反面是古文字,特別是在第4塊玉(石)板上的中間,有一個(gè)圓形圖案,其上放置了一個(gè)類似半個(gè)“地球”的東西。在這個(gè)“地球”的頂部(北極)有一個(gè)直徑4cm的小洞,其中插有一支玉(石)的指南針,在圓形圖案上還有“東”、“南”、“西”、“北”四個(gè)古文字。依據(jù)現(xiàn)有學(xué)科專業(yè)知識分析,這四個(gè)古文字與我們今天在進(jìn)行地質(zhì)填圖時(shí)所使用的羅盤上的“東”、“南”、“西”、“北”的方位字一樣,除東字外,其余“南”、“西”、“北”三個(gè)字均與甲骨文不同。在三星堆玉(石)器上發(fā)現(xiàn)指南針很重要,那種認(rèn)為指南針最早出現(xiàn)在春秋戰(zhàn)國時(shí)代的觀點(diǎn)由此會被徹底推翻,文獻(xiàn)中曾提及的黃帝發(fā)明指南車一事,但至今只是推測,未見考古實(shí)物,而三星堆地區(qū)玉(石)器上指南針的發(fā)現(xiàn)把中國指南針的發(fā)現(xiàn)史推到了伏羲時(shí)代。三星堆發(fā)現(xiàn)的指南針是玉(石)的,不會轉(zhuǎn)動(dòng),是象征性的。
“指南”的詞義有指導(dǎo)或準(zhǔn)則之意,而“指南”來源于“司南”,兩者僅一音之轉(zhuǎn)。在漢至唐的文獻(xiàn)中,讀者可讀到諸如“事之司南”、“文之司南”以及人之司南等詞語。唐代以后,在社會科學(xué)中,“司南”一詞完全為“指南”所取代。唐代以后,“司南”(磁勺)奇跡般地銷聲匿跡,因是磁針已經(jīng)問世。
磁子午線隨一年四季的變化而變化。其一,在春分,秋分這天,磁子午線與子午線,以及地球的經(jīng)線三線重合,指南針直指地球的南北方向極點(diǎn),誤差只有0。08°地軸偏心率,可以忽略不計(jì)。其二,在夏至,冬至這天,磁子午線和子午線是不重合的并且偏磁角最大,最大偏差量為正負(fù)23。26°,也就是說在地球南北極附近偏磁點(diǎn)最大,用地球的周長除以365°角在正負(fù)23°,等于偏磁極點(diǎn)對應(yīng)南北極點(diǎn)的距離(正負(fù)弧度公里)。