指南针的发明者

指南针的始祖出现在战国时期。它是由天然磁铁制成的。它看起来像一个圆底的勺子，可以放在光滑的“场地”上保持平衡，可以自由旋转。当它静止时，勺子的柄会指向南方。古人称之为“司南”，在当时的《韩非子》一书中有:“王力司南取时先。”“早晚收场”的意思是方，东方。《鬼谷子》中记载了新浪的应用，郑人采玉时带着新浪，以确保不迷路。

春秋时期，人们已经可以将硬度为5-7度的软玉、硬玉打磨成各种形状，因此也可以用硬度只有5.5-6.5度的天然磁铁来制作司南。东汉王充在《论衡》一书中对司南的形状和用法做了明确的记载。新浪是经过琢磨用一整块天然磁铁做成的，勺子的手柄经过极导，使整个勺子的重心正好落在勺子底部的正中间，勺子放在一个光滑的场地，周围是一个四维的茎干和树枝，合成24个方向。这个设计是古人仔细观察了自然界中许多与磁性有关的现象，积累了大量的知识和经验后，经过长期研究完成的。新浪的出现是人们对磁铁手指极性认识的实际应用。

但是，新浪也有很多缺陷。天然磁铁不好找，加工过程中受冲击受热容易失磁。所以新浪的磁性比较弱，与站点的接触要非常顺畅，否则会因为摩擦阻力过大而难以转动，达不到预期的引导效果。而且新浪有一定的体积和重量，不方便携带，这可能是新浪长期没有被广泛使用的主要原因。

新浪由一个青铜圆盘和一个天然磁铁制成的磁勺组成。青铜盘刻有24个方向，磁勺放在盘的中心圆形面上。当它静止时，勺子的尾部指向南方。

指南针的发明

在古代，人们常把薄薄的铁叶切成鱼的形状，鱼的腹部略凹，像一只小船。磁化后浮在水面，可指南北。那时候是当游戏用的。东晋的崔宝曾在《古今笔记》中提到过这种“导盲鱼”。

北宋曾公亮在《五经总论》中载有导鱼的制作和使用方法:“以薄铁叶割之，长二寸，宽五分，头尾如鱼之尖，以炭火烧之。侯同池，以铁镬、铁锅鱼为初火，尾正，蘸盆，密器止。使用时，把水碗平放在无风的地方，鱼就会浮在水面上，它的第一个方向永远是正午。”这是一种人工磁化方法，利用地球磁场来磁化铁片。也就是把烧红的铁片放在子午线方向。炽热的铁片内部的分子处于相对活跃的状态，使得铁分子沿着地球磁场的方向排列，达到磁化的目的。这种排列可以通过将其浸入水中来快速固定，并且可以通过将鱼尾稍微向下倾斜来增加磁化程度。人工磁化法的发明对指南针的应用和发展起到了巨大的作用。这也是磁学和地磁发展史上的一件大事。北宋沈括在《孟茜笔谈》中提到了另一种人工磁化的方法:“方家可以用磁铁引导。”据沈括介绍，当时的技术人员用磁铁摩擦缝衣针，使针具有磁性。从现在来看，这是一种利用天然磁铁的磁场，使钢针内磁畴的排列趋向某一方向，从而使钢针呈现磁性的方法。这种方法比地磁法简单，磁化效果比地磁法好。摩擦法的发明不仅是世界上最早的，也为实用磁指向仪的出现创造了条件。

沈括在《孟茜笔谈·补谈》中也谈到了摩擦法磁化过程中的各种现象:“若用磁石针锋相对，则锐而总导，有人指北方，而不怕石头...相反，应该有南北差异，这一点还没有深入研究。”也就是说，用磁铁摩擦缝衣针后，有时会针锋相对地指向北方。从现在来看，所有的磁铁都有N和s两个磁极，磁化时缝纫针的朝向不同，所以磁化后的方向也不同。但是沈括并不知道这个道理。他真实记录了这一现象，并坦率承认自己没有深入思考。希望后人能进一步探索。

关于磁针的安装方法，沈括介绍了四种方法:

1.水漂——在磁针上放几根灯芯让它浮在水面上，就可以指示方向了。

2.碗唇旋转法——将磁针放在碗口边缘，磁针可以旋转指示方向。

3.指甲旋转法——把磁针放在指甲上。由于指甲表面光滑，磁针可以自由旋转，指示方向。

4.暮光挂法——在磁针中间涂上一些蜡，粘上一根丝，挂在无风的地方指明方向。

沈括也比较了四种方法。他指出，水浮法最大的缺点是水面容易晃动，影响测量结果。碗唇旋转和指甲旋转因为摩擦力小所以灵活，但是容易脱落。沈括强调悬挂法，他认为这是一种理想而实用的方法。实际上，沈括指出的四种方法已经概括了迄今为止指南针装置的两种体系——水针和干针。

《孟茜笔谈》是沈括(1031—1095)写的一部关于中国古代科技的书，书中谈到了磁学和指南针的一些问题。

南宋时，陈在《广记》中介绍了另一种导鱼、导龟的制作方法。这种无指鱼和《武经通论》中记载的不一样。用手指大的木头雕刻成鱼的形状。在木鱼的肚子里放一块天然磁铁，磁铁的S极指向鱼的头部。用蜡封住后，从鱼的口中插入一根针，就成了无指鱼。把它浮在水面上，一个鱼头导，也是水针的一种。

导游龟在当时是一种流行的新设备。在木龟的腹部放置一块天然磁铁，在木龟的腹部下方挖一个光滑的洞，并将其对齐，放在一个尖尖的竹钉上，竹钉直立在木板上，这样木龟就被放置在一个固定的可自由旋转的支点上。因为支点处的摩擦力很小，所以木龟可以自由转动导轨。当时不是用来导航的，是用来幻术的。但这是后来出现的干旱罗盘的前身。

导游龟发明的时间不晚于1325。木块雕刻成乌龟形状，在乌龟腹部中央嵌有磁铁。木龟被放在一根尖尖的立柱上，静止时分别指向南北。

罗盘定位

为了确定方向，除了指南针，还需要有方位盘配合。最初使用指南针时，可能没有固定的方位盘。随着方位测量的需要，出现了磁针和方位盘一体化的罗盘。罗盘包括风水罗盘、水罗盘和干旱罗盘。

方位盘面还是24个方向，但是盘面已经从方形演变成了圆形。这样，只要看方位板上磁针的位置就可以确定方位。南宋时，曾三益在《银华录》中记载了这方面的文献:“田螺或有子午针，或在子午针间缝一针。”这是关于指南针的最早文献。文献中提到的“地螺”就是地螺，也就是指南针。磁偏角的知识在文献中已经应用到指南针上。这种罗盘不仅有子午针(决定地磁场南北极方向的磁针)，还有子午针(由日影决定的南北极地理方向)。这两个方向之间的夹角就是磁偏角。

圆盘周围刻二十四个方向，里面装水。磁针穿过灯草，漂浮在水面上。

现在知道地球的两个磁极只是靠近地理上的北极和南极，并不重合。磁针指向的是地球的磁极而不是地理上的南北极，所以磁针指向的是稍微偏离而不是正南正北的方向。这个角度叫做磁偏角。因为地球几乎是球形的，磁针指向磁极时会向下倾斜，与水平方向有一个角度，称为磁倾角。不同位置的磁偏角和磁倾角是不同的。北宋《吴要》在论述用地磁方法制作罗盘时，注意到了磁倾角的运用。沈括在《孟茜笔谈》中谈到了不完整的罗盘，它常常是略偏东的。指出了磁偏角的存在。磁偏角和磁倾角的发现使指南针指向更加准确。

磁性的应用

指南针一经发明，就迅速应用于军事、生产、日常生活、地形测量等各个方面，尤其是航海。指南针在航海中的应用有一个逐渐发展的过程。比《孟茜笔谈》稍晚的《周萍客谈》中记载:“船师通地理，但夜观星宿，昼观太阳，暗观罗盘。”这是世界航海史上最早使用指南针的记录。指出指南针只有在日月星辰都看不见的时候才使用，说明指南针刚开始使用的时候并不熟练。20多年后，许婧的《玄鹤峰李志高图经》也有类似记载:“只望群星，若阴郁，用导浮针拍击南北。”在元朝，指南针成为海上导航最重要的工具。无论晴天还是阴天，我都用指南针导航。而且还编制了使用罗经导航的不同航行地点的罗经针位连接图，称之为“针路”当船舶行驶到某一地点时，针位的方向和沿途的路线都被明确标示出来，作为航行的依据。

指南针的发明是古代先民对磁现象观察和研究的结果。在观察和研究磁现象的过程中，古代先民进一步了解了磁性的性质，并试图更多地应用这些性质。传说秦始皇修建阿房宫时，其中一个宫门是用磁铁做的。如果一个刺客拿着剑经过，他会立刻被卫兵抓住。这样的故事还有很多。《晋书·马龙传》记载，马龙率部西进甘肃、陕西，在敌人必经的羊肠小道两侧堆积磁铁。当穿着真甲的敌兵经过时，被牢牢吸住，动弹不得。马龙的士兵穿着犀牛甲，磁铁对他们没有影响，可以自由行动。敌人以为法宝不战而退。东汉时期的《异物志》中记载，南海诸岛周围有一些暗礁、浅滩中含有磁铁，磁铁经常吸引“被铁叶遮挡”的船只，使其难以出航。

在魏晋南北朝时期，我们的祖先已经有了很多关于磁铁性质的知识。就连当时的诗人曹植也在焦植的诗中用了“磁石吸铁，黄金不相连”。句子。可以看出他也了解磁铁的性质。梁南北朝陶弘景在《名医录》中提出了磁测法。他指出，优秀的磁铁产于南方，磁性很强，能吸引三四根铁针，这样磁铁上就能首尾相连挂几根针。磁性更强的磁铁可以吸引十多根铁针，甚至可以装下一两斤刀。陶弘景不仅指出了磁性有强有弱，还指出了测量方法。这可能是世界上最早的磁测量记录。

我们的祖先对磁铁性质的研究和认识是指南针发明和发展的基础。