指南针及罗盘的研制

指南针是一种判别方位的简单仪器，又称“指北针”。常用于航海、大地测量、旅行及军事等方面。在指南针发明以前，古人是用天星来辨别方位的。我们的祖先就发明日圭用来分辨地平方位。日圭就是最早的罗盘。

我国发明的指南针和罗盘，对后来科学和技术的发展有极其重要的意义。

指南针是测量地球表面的磁方位角的基本工具，它的前身是我国古代四大发明之一的司南。

其主要组成部分是一根装在轴上可以自由转动的磁针，磁针在地磁场作用下能保持在磁子午线的切线方向上，磁针的北极指向地理的北极，利用这一性能可以辨别方向。

公元前300年的战国末期，我们聪明的祖先已经发现了磁石具有吸铁的能力，并且已经开始大量开采使用磁石，发明了“司南”，这是指南针的雏形。

“司南”是把磁石磨成长柄的勺子形，放在一个分成24个方向的铜盘上，“勺子”底很滑，铜盘也很滑，使“勺子”旋转，停止时，勺柄指着的方向便是南方，勺头指的方向就是北方。这是指南针的鼻祖。

由于天然磁石在强烈的震动和高温下，容易失去磁性，加上使用“司南”还需铜盘等许多辅助设备，很不方便。于是人们又对“司南”进行了改造。

至11世纪后，人们又发现了铁在天然磁石上摩擦后，也可以产生磁力，而且比天然磁石稳定，于是便制作了人造磁铁。

后来，有人用人造磁铁制造了“指南鱼”、“指南人”等形状各异的用于辨别方向的指南器具。

宋代科学家沈括在他的著作《梦溪笔谈》中记载了几种“指南针”的构造，记述了它的4种用法。

经过人们不断总结经验，对指南针进行改革，磁勺子由粗变细，逐渐改进成为一根针，磁针针尖指南，针尾指北，由此来确定方向，指南针便由此诞生了。

后来，指南针的形状越来越完善，于是就出现了像今天我们所使用的指南针。

指南针为我们的生活带来了许多方便，使人们无论是在浩瀚无边的大海，还是在高深莫测的天空，都可以辨别方向，不至于迷路。

科学史专家李约瑟博士指出：中国发明的利用指针标度盘的这些装置，是“所有指针式读数装置中最古老的”，并且“是在通向实现各种标度盘和自动记录仪表的道路上迈出的第一步”。

罗盘实际上就是利用指南针定位原理用于测量地平方位的工具，罗盘在风水上用于格龙、消砂、纳水和确定建筑物的坐向。

在指南针发明以前，地平方位不可能划分得很细。只能用北、东北、东、东南、南、西南、西、西北8个大方位来描述方向和方位。

日圭定位则将地平面均分为12个等份，用十二地支：子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥来表示方位。

随着加工业的发展，磁针由原来的匙形转变为针形，并由水浮磁针转变为用顶针，使指南针的测量精度发生了质的变化。

罗盘由天池、内盘和外盘三大部分组成：

天池也叫“海底”，也就是指南针。罗盘的天池由顶针、磁针、海底线、圆柱形外盒、玻璃盖组成，固定在内盘中央。

圆盒底面印中央有一个尖头的顶针，磁针的底面中央有一凹孔，磁针置放在顶针上。指南针有箭头的那端所指的方位是南，另一端指向北方。

天池的底面上绘有一条红线，称为“海底线”，在北端两侧有两个红点，使用时要使磁针的指北端与海底线重合。

内盘是紧邻指南针外面那个可以转动的圆盘。内盘面上印有许多同心的圆圈，一个圈就叫“一层”。各层划分为不同的等份，有的层格子多，有的层格子少，最少的只分成8格，格子最多的一层有384格。

每个格子上印有不同的字符。罗盘的各种内容分别印刻在内盘的不同盘圈上，是罗盘的主要构成部分。

我国古人认为，人的气场受宇宙的气场控制，人与宇宙和谐就是吉，人与宇宙不和谐就是凶。

于是，古人凭着经验把宇宙中各个层次的信息，如天上的星宿、地上以五行为代表的万事万物、天干地支等，全部放在罗盘上。风水师则通过磁针的转动，寻找最适合特定人或特定事的方位或时间。

尽管风水学中没有提到“磁场”的概念，但是罗盘上各圈层之间所讲究的方向、方位、间隔的配合，却暗含了“磁场”的规律。

罗盘的发明和应用是人类对宇宙、社会和人生的奥秘不断探索的结果，罗盘上所标示的信息蕴含了大量古老的中国人的智慧。

[旁注]

子午线　也称“经线”，和纬线一样是人类为度量方便而假设出来的辅助线，定义为地球表面连接南北两极的大圆线上的半圆弧。任两根经线的长度相等，相交于南北两极点。每一根经线都有其相对应的数值，称为“经度”，经线指示南北方向。

人造磁铁　以钢或磁合金为原料，经人工磁化而成的磁铁。古代民间常用薄铁叶剪裁成鱼形，鱼的腹部略下凹，像一艘小船，磁化后浮在水面，就能指南北。东晋的崔豹在《古今注》中曾提到这种“指南鱼”，是当时流行的利用人造磁铁的一种新装置。

风水　本为相地之术，即临场校察地理的方法，也叫“地相”、古称“堪舆术”，相传风水的创始人是九天玄女，比较完善的风水学问起源于战国时代。较为学术性的说法叫做“堪舆”。就是研究人类赖以生存发展的微观物质和宏观环境的学说。

日圭　古代测日影的仪器。我国传统上以立春、立夏、立秋、立冬为起点来划分四季。在冬季，太阳光比夏季倾斜，因而表影比夏季长。也就是正午时的表影最长或最短的那一天，太阳恰好处于最南或最北的极限位置。这两天分别叫做“冬至日”和“夏至日”。

风水师　具备风水知识，受人委托断定风水好坏、必要时并予以修改的一种职业。通常风水师也兼具卜卦、看相、择日等技艺，而某些道士、庙祝、中医师等也可能偶以风水营生。专职的风水师也称堪舆师，民间尊称其为风水先生、阴阳先生。

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相传黄帝发明了指南车。黄帝和蚩尤大战于涿鹿之野，黄帝每当战斗即将胜利之时，总是有大雾迷漫山野，让人辨不出方向，以致前功尽弃。原来，这漫天大雾是蚩尤在祭坛上作法所致。

黄帝想，必须造出一个指示方向的工具，方能破掉雾，一举破之。他立即吩咐能工巧匠，按照他的计划造指南车。在指南车造好后的一个黄昏，黄帝率领部落，大举进攻蚩尤。

这时蚩尤再作雾也不灵了，黄帝部落在指南车的指引下，在迷雾中大败蚩尤，最终获胜。