古代人们很早就发现了磁吸引现象.早在春秋战国时期,正处在奴隶制社会向封建社会过渡的大变革时期,生产力有了很大的发展,特别是农业生产更是兴盛发达,因而促使了采矿业、冶炼业的发展。由于生产劳动,人们接触了磁铁矿,开始了对磁性质的了解.
公元前600多年管仲的著作《管子》中就记载着:“上有磁石者。下有铜金”。意思说,如果山上有磁石时,山底下就能挖出铁矿。中国古地理名著《山海经》中,也曾记载“题灌山中多磁石”。
人们了解了磁的性质后,并试图利用这些性质。传说秦始皇修建阿房宫时,为防止刺客,有一个宫门是用磁铁制造的。如果刺客带着钢剑或匕首,立刻会被吸住,从而被卫兵当场捕获。不过这只是传说,事实上不太可能,因为当时人们的兵器大都是青铜器. 到了三国时期,《晋书.马隆传》中记载马隆率兵西进甘、陕一带,在敌人必经的道路底下,埋上磁石。穿着铁甲的敌兵路过时,被磁铁吸住,而马隆的士兵穿着犀甲,磁石对他们没有什么作用,可自由行动。敌人害怕了,以为神在帮助他们,结果不战而退。 最早懂得磁的人,装神弄鬼,以此获取利益. 西汉时有一个名叫栾大的术士,利用磁石同性排斥,异性相吸的性质,制作了一个新奇的玩意蒙骗了汉武帝, 栾大因此被封为“五利将军”。 栾大利用磁石做了两个棋子,通过调整两个棋子极性的相互位置,有时两个棋子相互吸引,有时相互排斥。栾大称其为“斗棋”。他把这个新奇的玩意献给汉武帝,并当场演示,让汉武帝与大臣们惊奇不已. 中国古代有人以磁石来忽悠获利,外国也不例外,这一位则是伊斯兰教的创始人穆罕默德,在他去世后,这位“先知”为表现他的神奇,特地做了一个磁铁棺材,当他下葬时,奇异的情景出现了,棺材悬浮在半空,就是不落到地,引得一众信徒狂呼和跪拜.而穆罕默德所做的不过是事先在地下埋好另一块磁性相反的磁石. 外国人同样在很早就知道磁铁的吸引,如亚里斯多德也知道有磁石这种东西,知道它是一种具有磁力能吸引铁的物质。 要注意的是:人们最早为磁吸引所吸引,但并不知道磁针指南.最早发现磁石指向性的是中国古人,因此最早发明指南针的也是中国人.
指南针的最早大约出现在战国时期。经过古人多方面的实验和研究,终于发明了实用的指南针。它是用天然磁石制成的。样子象一把汤勺,圆底,可以放在平滑的盘子上并保持平衡,且可以自由旋转。当它静止的时候,勺柄就会指向南方。古人称它为“司南”
在指南针用于航海之前,海上航行只能依据日月星辰来定位,一遇阴晦天气,就束手无策。大家可以想像一下,如果轮船在浓雾中航行,没有指南针会怎么样?答案是:一公里都走不了! 有这么严重吗?我生长在湖中的一座小岛,小岛到湖对岸只有两公里路,冬天常常大雾,渡口因此停航.好象两公里很近,潜意识里总会想,就是凭感觉,闭着眼,朝大概的方向航行,也应当能到达对岸,以前也有人这样想过,大多数情况下都成功了,主要是因为航道的一侧有输送高压电的铁塔,每个铁塔都建在土丘上,间隔是三百米距离.因此,只要保证在三百米内的直觉不发生错误,就可以顺利到达对岸. 可是,大多数成功并不意味全部成功,曾发生过几次事故,渡轮不但没能航行到对岸,反而是跑到了二十公里外,从早晨出发,到晚上也没能到岸.所以,现在是严禁在大雾时出航. 冬天经常大雾,我也曾经历过两次,渡轮开出两分钟后,船上的人们就开始辩论方向,大致的方向都知道,只是是偏左还是偏右,七嘴八舌,争论不休,走两分钟再停两分钟,如果能看到网箱就最好了,顺着网箱走就可以了,要不然就很头疼了. 在小小的湖中,失去了方向就很难航行,如果在茫茫大海中遇到大雾怎么航行?大雾天毕竟是少数,更怕阴天.在湖里,只要视野清晰,阴天也没关系.可在没有标志物的大海中,就靠太阳和星星辨别航向,阴天就等于大雾. 这可怎么航行? 指南针作为一种指向仪器,在人类史上,如军事上,生产上,日常生活上,地形测量上,尤其在航海事业上,都起过重要甚至是不可取代的作用。
在发明指南针后,在我国很快就用于军事及采矿业,航海业。在军事上自不必多说,军事长官如果没有指南针,很难完成军事部署,连兵力的投放都成问题;在采矿业上,《鬼谷子》中曾记载,郑国人到深山密林中去采集玉石时,为了不迷失方向,带着“司南”。
陆地上如果没有指南针,还能通过地名来识别,而在一望无际的大海上,没有可用于导向与定位的标志物,指南针就成为最重要的仪器。 中国早在秦汉时期,就已经同朝鲜、日本有了海上往来;到隋唐五代,这种交往已经相当频繁。而且同阿拉伯各国之间的贸易关系也已经很密切。
中国要到达日本,朝鲜就需要同纬度航行,而同纬度航行最重要的就是指向,一般情况下是以太阳和星星,所以在阴天和大雾的情况下,必须用到指南针。
唐文宗开成三年(公元838年),写有《入唐求法巡礼行记》一文的日本和尚圆仁来中国求法,来中国时在海上遇到了阴雨天气,航向无法辨认,船上的人争论起来,最后没办法,只好停船等待天晴,等能辩认航向时再继续航向中国。这是很危险的,如果偏离了纬度,他们很可能迷失在大海中而丧生。到了宋代,又发明了制造人工磁体的技术,南宋人制造出了指南鱼。指南鱼是把薄钢片剪成鱼形,长二寸,宽五分,鱼的肚皮部分凹下去,使鱼象船一样能浮在水面上。然后加热并沿子午线方向淬火使之被地磁场磁化。这种人工传磁方法制成的指南鱼比手工打磨出司南方便多了,只要有一碗水,把指南鱼放在水面上就能辨别方向了。人们也发现了另外一种磁化的方法,把钢针在天然磁体上摩擦,钢针也带上了磁性。
指南针在航海上的应用在我国大约是在宋朝。成书年代略晚于《梦溪笔谈》的《萍洲可谈》中记有:“舟师识地理,夜则观星,昼则观日,阴晦则观指南针。”这是世界航海史上最早使用指南针的记载。 陆地上指向只需要大概的方向,而海中定位与指向就要求精确的多,要精确确定方向,而不是简单的东西南北之分,除了指南针之外,还需要有方位盘相配合。最初使用指南针时,没有固定的方位盘,随着航海测方位的需要,出现了磁针和方位盘一体的罗盘。 南宋时,曾三异的《因话录》记载:“地螺或有子午正针,或用子午丙壬间缝针。”这是有关罗经盘最早的文献记载。文献中所说的“地螺”,就是地罗,也就是罗经盘。
罗盘的发明使宋朝的海上交通更得到进一步的发展,宋代的对外贸易相当发达。中国庞大的商船队经常往返于南太平洋和印度洋的航线上。南宋福建路市舶司(宋朝管理对外贸易的政府机构。)提举赵汝适在所著《诸蕃志》中提到,“舟舶来往,惟以指南针为则,昼夜守视惟谨,毫厘之差,胜似系焉”。可以说,宋代海上交通的迅速发展和扩大,是和指南针在航海上的应用分不开的。
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