『壹』 指南南針的演變歷程
指南針的發展史
指南針也叫羅盤針，是我國古代發明的利用磁石指極性製成的指南儀器。因此，介紹司南必須從磁石說起。
磁石通常稱為「吸鐵石」，它把許多鐵屑緊緊吸在一起，就象一個慈祥的母親吸引自己的孩子，所以人們稱它為「慈石」。
磁石吸鐵是因為每塊磁石兩頭都有不同的磁極，一頭叫正極，另一頭叫負極。人類居住的地球也是一塊天然大磁鐵，地球的南北兩頭也有不同的磁極，地球的北極是負磁極，地球南極為正磁極。根據同性磁極相排斥，異性磁極相吸引的原理，拿一根可以自由轉動的磁針，無論站在地球的什麼地方，它的正極總是指北，負極總是指南。
早在兩千多年前的戰國時期，人們利用磁石指示南北的特性製成了指南工具──司南。但是，戰國時期的司南是什麼樣子無法考證。《中國歷史》課本插圖──「司南」，是根據中國歷史博物館展品「漢代司南模型」繪制的。這個模型是後人根據史書記載以及地下出土的漢代地盤實物製成的。地盤是青銅做成的，內圓外方，中心圓面磨得非常光滑，以保證勺體指示方向的准確性。中心圓外圍依次布列八卦、天干、地支和二十八宿，共計二十四個方位。地盤中心的小勺是用整塊的天然磁鐵磨成的，磁鐵的正極磨成司南的長柄，勺頭底部是半球面，非常光滑。使用時先把地盤放平，再把司南放在地盤中間，用手撥動勺柄，使它轉動，等到司南停下來，勺柄所指方向就是南方。這種勺形司南直到八世紀時仍在應用。
到了宋代，勞動人民掌握了製造人工磁體的技術，又製造了指南魚。指南魚是把薄鋼片剪成魚形，長二寸，寬五分，魚的肚皮部分凹下去，使魚象船一樣能浮在水面上。然後加熱並沿子午線方向淬火使之被地磁場磁化（詳見上指南魚部分）。這種人工傳磁方法製成的指南魚比使用司南方便多了，只要有一碗水，把指南魚放在水面上就能辨別方向了。經過長期的改進，人們又把鋼針在天然磁體上摩擦，鋼針也有了磁性。這種經過人工傳磁的鋼針可以說是正式的指南針了。沈括在他的《夢溪筆談》中提到他對指南針的用法做過四種試驗，即水浮法、縷懸法、指甲法和碗唇法。「水浮法」是把指南針放在有水的碗里，使它浮在水面上，指示方向。「縷懸法」就是在磁針中部塗上一些蠟，上面粘一根絲線，把絲線懸在木架上，針下安放一個標有方位的圓盤，靜止時鋼針就指示南北。「指甲法」就是把鋼針放在手指甲面上，輕輕轉動，由於手指甲的光滑，磁針就和司南一樣也能發生指南作用。「碗唇法」是把磁針放在光滑的碗邊上，轉動磁什，便和指甲法一樣發生指南作用。沈括經過精密的觀察實驗，還發現磁針指示的方向並不是正南正北，而是微偏西北和東南，這種發現在科學上叫磁偏角。
最早在戰國時期《韓非子》一書中，就記載了指南針的原型——司南，「先王立司南以端朝夕」；並在東漢王充《論衡》中便記述了司南的具體形制，「司南之杓，投之於地，其柢指南」。
且，指南針不但最早為中國發明，並隨後演變成羅盤並應用於航海事業上。北宋朱彧所著《坪洲可談》一書中，最早記載了航海中使用指南針的情況，「舟師識地理，夜則觀星，晝則觀日，隱晦觀指南針」。其後，南宋福建路市舶司(當時管理對外貿易的政府機關)提舉趙汝適在所著《諸蕃志》中提到，「舟舶來往，惟以指南針為則，晝夜守視惟謹，毫釐之差，勝似系焉」。
就在這一時期（北宋末南宋初，約為1180年左右），中國的指南針(或者說羅盤)通過阿拉伯商人傳入歐洲。此後，羅盤在世界航海事業上被廣泛應用，因此才有15世紀-16世紀歐洲人的世界地理大發現。這一切，按照中國官方的歷史教科書來看，由於這一淵源關系，歐洲人的指南針亦是應來「指南」。
後來查了一下大英網路全書和中國大網路全書中的指南針詞條，才發現事情遠非「指南」一說這么簡單。
在大英網路全書中，有兩個不同的詞條來解釋：
第一個詞條為「direction determinants」，即方向指定儀器，解釋如下：「中國古代四大發明之一，有磁指南和機械指南兩種，磁指南發明於公元前3世紀，稱為『司南』……機械指南儀器為指南車，約在3世紀發明……」
第二個詞條為「compass」，譯為「羅盤」，即通常意義上用於航海的指南針。解釋如下：「航海或勘測時在地球上使用的基本測向儀器，……最老、最常用的羅盤為磁羅盤，……12世紀，顯然中國和歐洲的航海家都各自發現，一塊天然磁石，一種自然界存在的磁性礦石，漂在水中木棒上時總是指向北極星方向……」
兩個詞條其實是對指南針作了區分。一種是在陸地上、較簡單的指南儀器，源於中國司南(也應該僅僅使用於出產在中國的指南針)，另一種是用於航海和勘測上、較專業的指北儀器，歐洲和中國同時出現，無先後之分。
分歧就這么出來了，對比這兩個詞條，發現大英網路全書似乎把「中國是最早發明指南針」這一說法完全給推倒了，因為在歐洲歷史上，羅盤才是真正的「指南針」，並在歐洲人發現新大陸、爭霸海權和開拓殖民地等近現代歷史的決定性事件中，與火炮和航海術一樣扮演了功不可沒的角色。對「中國古老的指南針」不但否定，而且用了兩個不同的詞條加以區分。
在中國大網路全書中，也有指南針和羅盤(磁羅盤)兩個詞條，但不論是對指南針的解釋，還是對羅盤的解釋，都最終追溯了到戰國的「司南」，這兩種不同的指向儀器是同源關系，而沒有像歐洲觀念中區分的如此涇渭分明。
因此，康熙的說法和佩雷菲特對其的嘲笑便有了答案——顯然，康熙認同指南針和羅盤同出一源，用來指南，而作者佩雷菲特則按西方人的觀念，認為指南針顯然應該是羅盤；佩雷菲特則認為，羅盤是歐洲人自己發明的，與中國的「司南」沒有必然聯系，羅盤用來指北，而中國的司南則用來指南。這似乎是一種不同文化背景上的誤解。當然，羅盤和「司南」到底什麼關系，還是各有各的說法。
此外，佩雷菲特對康熙固執地認為指南針用來指南作了解釋。他認為，康熙之所以認為指南針用來指南，是因為在中國古代文化中，南是四個方位中最尊貴的方位，皇帝的御座、宮殿、陵墓，寺廟，甚至紫禁城，一切尊貴的建築物都朝向南方。他繼續寫道，「雖然皇帝是來自北方的滿人，他的論據卻是始料不及的：『在北方，一切活動在凋萎，在衰亡。吸引磁針的力量怎麼可能來自北方呢？』……『力量、精氣和繁榮都在南方』」。
聽佩雷菲特一說，似乎也不無道理。但，中國史書上對司南的記述確實為「其柢指南」，並沒有因為後來「南」變成了一種皇帝尊貴的象徵才改的方向。這位曾先後六次訪問中國的法蘭西學院院士，用這種說法來解釋康熙認為指南針指南是合理的這一固執的想法，到底算是對中國文化的理解，還是誤解呢？
中國人認為指南針指南，歐洲人認為指南針指北，皆合理。因為現在的指南針為棱形，指針兩頭均衡，並非如「司南」只有一個杓柄，指南指北之爭，似乎徒費口舌。
航海上的應用
『貳』 司南手工製作
原理：磁鐵的同性相斥，異性相吸，以及地球是一個大磁體
司南是我國春秋戰國時代發明的一種最早的指示南北方向的指南器，還不是指南針。早在兩千多年前漢（公元前206－公元220年），中國人就發現山上的一種石頭具有吸鐵的神奇特性，並發現一種長條的石頭能指南北，他們管這種石頭叫做磁石。古代的能工巧匠把磁石打磨鑿雕成一個勺形，磁石的南極（S極)磨成長柄，放在青銅製成的光滑如鏡的底盤上，再鑄上方向性的刻紋。這個磁勺在底盤上停止轉動時，勺柄指的方向就是正南，勺口指的方向就是正北，這就是我國祖先發明的世界上最早的指示方向的儀器，叫做司南。司南的「司」就是「指」的意思。根據春秋戰國時期的《韓非子》書中和東漢時期思想家王充寫的《論衡》書中的記載，以及現代科學考石學家的考證和所制的司南模型，說明司南是利用天然磁石（古代稱慈石，用慈愛來描述磁石吸鐵現象）製成湯勺形，由其勺柄指示南方。而在春秋戰國時期的《管子》書中和《山海經》書中便有了關於慈石的記載，而在這一時期的《鬼穀子》書中和《呂氏春秋》書中還進一步有了慈石吸鐵的記載。這可以說是古代最早的磁指南器，現在北京的中國歷史博物館和其他地方的許多博物館都有司南的模型展出。這里要指出關於指南車的問題，歷史上傳說黃帝（約公元前47世紀）和西周周公（約公元前21世紀）曾製造和使用指南車，但是經過後來的文獻考證和模型製作試驗，都已證明指南車與指南針沒有關系，漢代以後的指南車是依靠機械結構，而不是依靠磁性指南的。現在北京的中國歷史博物館中也有指南車的模型展出。漢語大辭典:1.我國古代辨別方向用的一種儀器。用天然磁鐵礦石琢成一個杓形的東西，放在一個光滑的盤上，盤上刻著方位，利用磁鐵指南的作用，可以辨別方向，是現在所用指南針的始祖。 2.比喻行事的准則;正確的指導。 3.司南車的省稱。 4.猶司晨。
『叄』 指南針的早期形制
在中國的方位文化中經歷了從天文學方法定位再以磁學方法製成司南，最後由司南演變成指南針的三個階段，隨之而來的是測定方位技術的不斷完善。
司南
司南是最早的磁性指向器。「司南」之稱，始於戰國（公元前475年—公元前221年），終止於唐代（公元618年—公元907年）。因為司南古義不斷演化，使它與一系列的古代發明結下了不解之緣。
記載司南的最早的文獻是《鬼穀子》，其中寫道：「鄭人之取玉也，必載司南之車，為其不惑也。」(謀篇)從《鬼穀子》中的記載可以看出，鄭人去「取玉」，必須要帶上司南，就是為了避免方向的迷失。
在提到司南的文獻中，王充的記述是最重要的，他明確指出：「司南之杓，投之於地，其柢指南。」(是應篇)其中的「杓」是指勺子。具備這種「指南」性能的司南，應是磁性指向器。但是，這里的「地」是指古代械盤中的「地盤」。械盤是秦漢時期發明的，用於游戲或占卜。在「地盤」的四周刻有24個方位，中心刻有象徵北斗七星的標志。中國現代著名的科技史家和文物復制專家王振鐸曾依據這些記載成功地復原了漢代的司南(如圖1所示)。
圖1司南模型(王振鐸復原)勺形司南尚無實物出土，但漢代畫像石上，有類似勺形司南形象的畫面(如圖2所示)，這表明王充的記載應該是可信的。在這幅石像中，可看到，畫面主體是魔術師和雜技演員在表演，上面一行人是貴族觀眾，右上角的小方台上放著一個疑似司南的長柄匙(見畫面外小插圖)，一個人在跪著觀察它。
圖2藏於蘇黎世里特堡博物館的漢代石浮雕(本圖引自李約瑟《中國科學技術史·物理學卷》)從所留下的材料看，利用磁石指極性的司南就是磁性指向器具有的最早的形制。
磁體定向裝置的出現，就使人從靠觀察天體定向的被動性轉向靠地磁定向的主動性。人類最早的磁體定向裝置，是以天然條狀磁石製成的司南，它出現後在中國戰國末期(前三世紀)而在漢代得到進一步的發展。司南儀的出現具有重要歷史意義，因為它是以與天文定向原理截然不同的磁學原理製成的新型導向裝置，在任何天氣條件下都能晝夜工作，迅速指出方向，操作簡便易於攜帶。
最初，「司南」指測影的表桿。如《韓非子·有度篇》說，「故先王立司南，以端朝夕。」「端朝夕」即正東西，引申為確定東西南北方向。「立司南」來源於殷商甲骨文中的「立中」和戰國時的「立朝夕」，它們的意思都是立表以測日影。
磁勺
磁勺是一種天然磁石琢成的勺形指向器，當它被發現的時候，其狀取法北斗七星，名稱則沿用「司南」。古文「司南」可以推定為磁勺的至少有《鬼穀子》、《論衡》、《玄覽賦》、《飄賦》四項記載。《宋書·禮志》引《鬼穀子》曰：「鄭人取玉，必載司南，為其不惑也。」《鬼穀子·謀篇》至遲成書於西漢，或許是先秦之書，其中關於「鄭人取玉，必載司南」的傳說，暗示了磁勺與玉器業的聯系，甚難加工的磁勺應是玉工高手的傑作。
東漢王充的的《論衡·是應篇》說：「司南之勺，投之於地，其柢指南。」句中的「地」一般解釋為「地盤」，也可能是「池」字誤寫。這句話應釋為：勺狀的司南，放在「地盤」上（或投入盛有適量液體（如水銀）的容器中），它的勺柄必然自動指向南方。
此後，梁元帝蕭繹的《玄覽賦》說：「見靈烏之占巽，觀司南之候離。」唐韋肇的《飄賦》說：「挹酒漿，則仰惟北（北斗）而有別；充玩好，則校司南以為可。」再次介紹了司南（磁勺）的功用和形狀。
磁勺的實物雖然迄今尚未發現，但與此有關的文物至少有兩件。一是瑞士蘇黎世的Rietberg博物館中所藏的一塊公元114年的東漢畫像石，其右上角有一人正在觀測一件可能是「司南之勺」的東西。二是那志良《玉器通釋》上冊著錄的一件「司南佩」古玉器，此玉「長不過寸許，一端琢成一個小勺，一端琢成一個圓形的小盤，中間有一個橫穿。」「司南佩」的製作年代不明，推測為唐代之物。
除了上述的表和磁勺之外，司南又是指南車、指南舟和報時刻漏的代稱。晉人葛洪所作的《西京雜記》中提到的「司南車」即半自動機械裝置指南車。《宋書·禮志》記載：「晉代又有指南舟。」南朝任昉的《奉和登景陽山》詩吟道：「奔鯨吐華浪，司南動輕枻。」詩中的司南即指皇家園池中的指南舟，可是，「指南舟」究竟怎樣導航，至今依然是一個迷。唐代大詩人杜甫的詠《雞》詩雲：「氣交亭育際，巫峽漏司南。」意謂夜半零時正，詩人恰聞司南的報時之聲。
磁針的發明
指南針的發明應當是在一個很漫長的時間中，慢慢地改進的結果，而不同時期的形式，應以不同的形式出現。唐代堪輿家的活動相當活躍，並開始強調方向的選擇，尋找比磁勺更方便的指向器成了當務之急。於是指南鐵魚或者蝌蚪形鐵質指向器及水浮磁針應運而生。
活動於唐開元年間（713—741年）的山西堪輿家丘延瀚，被後世堪輿家推崇為堪輿術三針（正針、縫針和中針）中最早出現的正針法的創始人。明代雅好科技的寧獻王朱權則在其《神機秘籍》中說：「針法古無所傳，自昔玄真始制。」玄真即唐代浙江金華道家張志和（約730—約810年），他的道號叫玄真子，所著《玄真子》十二卷，殘存三卷。從這殘卷中知道他頗好物理，但未找到與指南針或針法直接有關的記載。然而，這個道號不禁使人聯想到舊題晉崔豹所作的《古今注》中把蝌蚪稱為「玄針」。其文曰：「蝦蟇子，曰蝌蚪，一曰玄針，一曰玄魚，形圓而尾大，尾脫即腳生。」十世紀時馬縞的《中華古今注》中也有類似的記載。這項記載似乎把磁針與指南魚的發明和應用從形狀和性能上聯繫到了一起。
關於指南魚的制備方法，見於北宋曾公亮等利用前人資料編撰的《武經總要》。《武經總要》前集卷十五載其法曰：「用薄鐵葉剪裁，長二寸，闊五分，首尾銳如魚形，置炭火中燒之，候通赤，以鐵鈐鈐魚首出火，以尾正對子位，蘸水盆中，沒尾數分則止，以密器收之。」這種方法利用地磁場使鐵片磁化，並知道魚形鐵片微向下傾斜對磁化有利，實際上已發現近代科學中所謂的磁傾角的影響。使用時，指南魚浮於水面，與水浮磁針的原理是一致的。
水浮磁針的製作方法首見於北宋沈括的《夢溪筆談》卷二十四，其文曰：「方家以磁石摩針鋒，則能指南。」這種方家在實踐中總結出來的鋼針磁化法，經過沈括之手公布於世，有力地促進了磁針在堪輿和航海兩大領域中的應用和普及。指南針進入到實用磁針的階段，對裝置方法的研究提到了議事日程。沈括全面研究和比較了「水浮」法、置「指爪」法、置「碗唇」法及「縷懸」法的優缺點，認為「縷懸」法最佳。「其法取新纊中獨繭縷，以芥子許蠟，綴於針腰，無風處懸之，則針常指南。」現代磁強計中懸掛的小磁鐵，就採用了此相似的方法。磁針指的精度，與司南及指南魚不可同日而語，故磁針的發明，很快導致了磁偏角的發現。
五代亂世的《管氏地理指蒙·釋中第八》曰：磁針「體輕而徑所指必端應一氣之所召，土曷中而方曷偏，較軒轅之紀，尚在星虛丁癸之躔」。軒轅黃帝時代的磁偏角，作者以為尚在「星（午）虛（子）丁癸」方向，而當時「針指坎離定陰陽之分野，格偏壬丙探僭越之津涯」。偏角變為南偏東15°。
由於堪輿術的神秘性，中國唐宋堪輿著作在流傳中又相互影響，有所增刪，要從眾多早期堪輿著作中理出磁針、磁偏角以至羅盤的發明、發現年代，誠非易事，然而，北宋司天監楊惟德於慶歷元年（1041年）奉命編撰的相墓大全《塋原總錄》卷一位磁偏角的發現訂定了下限。書中說：「客主的取，宜匡四正以無差，當取丙午針，於其正處，中而格之，取方直之正也。」這里明確地記載了「丙午針」，即後世沈括在《夢溪筆談》卷二十四中所說的磁針「常微偏東，不全南也」。在西方，直到13世紀才知道磁針偏南。1429年哥倫布（ChristopherColumbus，1451—1506年）橫渡大西洋時，正式測到磁偏角現象。
中國發現了元代水浮法指南針瓷碗。1959年，在遼寧旅順甘井子元代墓葬中出土了兩件磁州窯白釉褐花大碗，大碗內底部彩繪兩個同心圓，圓內繪並排的三點，中間一線相連。乍看此圖形似一個不規則的「王」字，故被稱為「王字紋碗」。碗外底圈足內又墨書一個「針」字。經科技史學家王振鐸先生研究證實，這種碗就是航海時指示方向所用的針碗。它的使用方法是這樣的：針碗的水面上漂著穿在浮漂上的磁針，碗內底的「王」字形標志則有助於標明方向。先將「王」字中的細道與船身中心線對直，如船身轉向，磁針便和該細線形成夾角，從而顯示航向轉移的角度。類似的碗在江蘇丹徒照臨村元代窖藏和河北省磁縣漳河故道元代沉船內都有發現。
羅盤的發明與西傳
磁針問世後，先後用於堪輿和航海。為了使用方便，讀數容易，加上磁偏角的發現，對指南針的使用技巧提出了更高的要求，方家首先將磁針與分度盤相配合，創制了新一代指南針——羅盤。不過有些場合，碗中的水浮磁針仍在使用，故沈括《夢溪筆談》卷二十四稱「水浮多盪搖」。江蘇、河北和遼寧旅大曾出土元代的不帶刻度的指南針專用針碗。當航船還在使用浮針加針碗時，堪輿羅盤卻遠遠地跑到了前面。
考古資料表明，堪輿家選擇墓穴採用二十四向表示法大約始於唐末。南唐何溥主持建徽城，看風水時也用二十四向表示法。何溥所撰的《靈城精義》「理氣章正訣」中說，「地以八方正位，定坤道與輿圖，故以正子午為地盤，居內以應地之實。」天以十二分野，正躔度之次舍，故以壬子丙午為天盤，居外以應天之虛。」作者、時代不明的《九天玄女青囊海角經》「理氣篇」中有一段幾乎相同的文字，兩者應同出一源。
羅盤古稱「地螺」、「地羅」。南宋曾三聘的《因話錄》（作於公元1200年前後）「子午針」條說：「地螺，或有子午正針，或用子壬丙午間縫針。」曾三聘是江西臨江俯峽江（今江西西清江）人。離峽江不遠的江西臨川，於1985年出土了世界上最早的堪輿旱羅盤模型，正可與《因話錄》的記載相互印證。1985年5月，江西臨川南宋朱濟南墓（葬於1198年）出土了座底墨書「張仙人」的瓷佣一式兩件。風水先生「張仙人」佣 ，左手抱一羅盤。值得注意的是，該羅盤的磁針與水羅盤的磁針根本不同，中部增大呈菱形，菱形中央有一明顯圓孔，明確現象地表示這是一種用軸支承的旱羅盤。
中國的磁針和羅盤先後經由陸水兩路西傳，曾給人類的文明的進程帶來重大的影響。以前史學界認為磁針在水中的水羅盤與指南針一脈相承，是中國的發明，但旱羅盤是歐洲所發明，16世紀才經由日本船傳入中國。而今臨川羅盤證明：旱羅盤的發明權也屬於中國。
最初形制
磁石指極性與磁性指向器的最初形制
對於磁石吸鐵性的認識和應用，傳說，秦皇宮的磁石門可防止身帶鐵刃的刺客進入。文獻中對磁石吸鐵現象多有記述，如戰國時期成書的《呂氏春秋》、西漢時期成書的《淮南子》和東漢王充的《論衡》，這些作者都提到磁石吸鐵現象，玳瑁和琥珀等物體能吸引某些輕小物體的現象。王充指出，這些現象是「感應」(一種超距作用的看法)的作用，但似乎並不知道電感應和磁感應的區別。指南針是用天然磁石製成的，要發明指南針，就要研究磁石的指極性。
磁化技術和磁偏現象的記述
北宋時磁化技術取得了突破，這些技術加速了磁性指向器的普及，並且導致指向器形制新的演變。
曾公亮的《武經總要》中提到一種新型的磁性指向器——「指南魚」，同時還能看到，製作指南魚的關鍵是鐵的磁化。曾公亮的記述是：以薄鐵葉剪裁，長二寸，闊五分，首尾銳如魚形，置炭火中燒之，候通赤，以鐵鈐鈐魚首出火，以尾正對子位，蘸水盆中，沒尾數分則止。(卷15)曾公亮實際上是利用地磁場對剪成魚形的鐵片進行磁化，這是歷史上人類尋求新的磁化技術上的一個突破。但是，由於使用時要放在水面，鐵片要盡量「薄」。這也是重要的提示。
指南魚的磁性是很弱的，作為一種「天然的」缺陷，圓形的魚首也使它的指向精度受到限制。雖然這種簡易的磁化技術使指南魚的製作容易了許多，但它的形狀造成與勺形司南有類似的缺陷。
同樣，具有實用性的磁化技術，與曾公亮同時代的沈括在《夢溪筆談》中也有記載。他寫道：「方家以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也。」(卷24)這種形制易流行、且簡單，磁化效果也相當好，特別是，它對指向器形制的改進產生了另一個突破——針狀。用針指向，它的指向精度可以得到極大的提高。這樣，司南就衍變成了指南針，而且這種指南針也更容易普及了。無疑，這是磁性指向器形制的最重要的改進。
由於指針指向精度得以提高，人們在使用指南針時很快就注意到，它所指的方向有時並非正南，這就是磁偏現象——「然常微偏東，不全南也」。
實際上，在寫於慶歷元年(1041)的《塋原總錄》中，比沈括稍早些的楊維德已經記載了指南針和磁偏角的存在．他寫道：「匡四正以無差，當取丙午針。於其正處，中而格之，取方直之正也。」(卷1)這里說的「針」就是磁針，而「丙午針」是指磁針在靜止時，針指的方位是24個方位中丙位和午位的結合部，也就是南偏東約7。5°。這與沈括的「微偏東」是一致的，但楊維德的說法更早，描述也更精確些。
稍晚於沈括的寇宗夷在所著的《本草衍義》也提到：「磁石⋯⋯磨針鋒則能指南，然常偏東，不全南也。其法取新纊中獨縷，以半芥子許蠟綴於針腰，無風處垂之，則針常指南。然常偏丙位。蓋丙為大火，庚辛金受其制，故如是，物理相感爾。」(卷5)這段話講到指南針的磁化，講到磁偏現象的發現，還講到指南針的架設問題，以及利用五行學說簡要地解釋磁針指向的原因。在這里，寇宗夷所使用的是「水浮法」，這與沈括是有些不同的。這也說明，在這時人們還在探索形制，一直在進行著不同的嘗試。早在晚唐時期成書的《管氏地理指蒙》，在這篇文獻中我們可以讀到：磁者母之道，針者鐵之戕。母子之性，以是感，以是通；受戕之性，以是復，以是完。體輕而徑，所指必端。應一氣之所召⋯⋯。透過這段話，可以看到，它記述的磁偏角約為南偏東15°左右。這說明，關於地磁偏現象的發現可能早於宋代。在另一篇早期文獻中提到地磁偏的是《九天玄女青囊海角經》，這部書的成書時間約在10世紀下半葉。
與沈括大致同時代的王假(福建堪輿學派的創立者)也提到過磁偏角。在王僅的一首詩中，他寫道：「虛危之間針路明，南三張度上三乘」。這里的前一句所提到的顯然是天體坐標的南北向，但通過觀察地磁羅盤會發現，南方星宿「張」的范圍是如此之廣，以至於兩個磁偏角及天體坐標的正南這3個「南方」方位均包含在其內。所以，他對磁偏角的涉及，具體數值還不能完全確定，但它的地磁偏現象的記載，說明了風水師是重視地磁偏現象的研究的。王僅是一位著名的堪輿家，他的主要著作寫於1030—1050年間。
宋代曾三異在1189年寫的《因話錄》提到，在地球表面上一定有某個區域，在那裡磁偏角為零。曾三異的觀點很有見地，事實上也確實存在著零磁偏角線。即使如此，他也只是提出了一種有價值的猜測。16世紀，明代人迸一步發現了在不同的地點磁偏角的大小也不同的結論；18世紀，才出現關於磁偏角的大小也隨時間的變化而變化的明確記載。
指南針架設方法與羅盤
指南針如何架設起來，沈括比較了4種不同的架設方法：
水浮多盪搖。指爪及碗唇上皆可為之，運轉尤速，但堅滑易墜，不若縷懸為最善。其法取新纊中獨繭縷，以芥子許蠟，綴於針腰，無風處懸之，則針常指南。這就是有名的沈括「四法」。沈括對前3種方法採取否定的態度，盡管「水浮法」是曾公亮已經有過嘗試的方法．在《武經總要》中記載的使用方法是將指南魚「平放水面令浮」，為此魚形的鐵葉可能是中間微凹的，這樣的結構使鐵魚像小船一樣漂浮在水面上。宗夷也提出了架設的方法，他指出：「以針橫貫燈心，浮水上，亦指南。」
沈括嘗試的四種安裝指南針的方法
南宋時，指南針的架設問題有了新的進展。南宋陳元靚在《事林廣記》(成書於1100—1250年間)中記述了兩種指南針，即指南魚和指南龜。它們可看作「水針(水羅盤)」和「旱針(旱羅盤)」的先驅。水羅盤(也叫浮針羅盤)是從《武經總要》的指南魚到《事林廣記》的指南魚發展過來的，由於後者是木刻的，自然可浮在水面，似乎也不怕水面盪搖，它已發展成為一種比較成熟的結構。此後，水針一直比較流行，加上進一步的改進，將磁針穿上小木條，取代了木頭刻的魚，使之更實用了。自然，「指南魚」這種形制也就消失了。《事林廣記》記載的「指南龜」，則是後世旱羅盤的先驅。它因為採用了竹釘支承，摩擦力小，旋轉靈活，因而也受到人們歡迎。後來人們將其發展成了樞軸支承式，這種形制就成了使用簡便的旱羅盤。1985年5月，在江西臨川縣溫泉鄉朱濟南墓中出土了一件題名「張仙人」的俑，高22。2em，手捧羅盤。此羅盤樣的磁裝置結構與宋代水浮針不同，其菱形針的中央有一明顯的圓孔，說明它採用的是樞軸支承的架構。這座墓下葬的時間為南宋慶元四年(1198)。可見在旱羅盤問世不久，中國人已經將其發展成樞軸支承式的了。
結語
旱羅盤後來經阿拉伯傳人歐洲，在歐洲發展成熟起來。歐洲人又進一步對這種旱羅盤做了改進，使用起來很是方便。這種改進雖然對磁的知識並未增加，甚至也未「改善」，但是卻對航海事業產生了積極影響。也就是說，在發展航海事業的過程中，使磁技術的價值彰顯出來。從磁的吸鐵性和指極性知識看，在磁技術的發展早期，磁技術對生產發展和航海、堪輿的活動是有價值的，而磁技術的改善就是圍繞著這種需求發展的。在磁技術發展的同時，人們也積累起些許磁學知識。這個積累過程是緩慢的，這當然是由於貌似簡單的磁知識，它聯系著對地(球)磁場的認識。這使問題具有了某種復雜性，而破解這種復雜性還需要時間，需要某種天才；同時也期待著高水平的精準實驗用。
在這些精準的實驗中，磁化技術中的兩種方法是很重要的。在這些磁化技術的發展中，古人所依據的科學原理，要麼是不知道，要麼是不符合現代的科學原理。所以，古人是黑暗中摸索著前進的，是在對經驗中的領悟中發展著的。在這些發明中，指南「針」形狀發明提高了指向的精度，也使磁偏角得以發現．針的形制無疑是具有重要意義的，推進了對磁的認識，有益於磁知識的積累。大體上說，磁性指向器的演變過程中，形制的不斷改進是很重要的，就像汽車發明後，汽車的樣子也不斷發生變化，甚至是很大的變化，但這也是逐步演變的。磁性指向器的交流中，也包含著磁知識的交流，這種交流促進著「磁學」知識的積累和發展。這直到近代才結出果實。
『肆』 哪裡有漢代司南實物。
中國地質博物館
漢代司南模型
考古專家說真的司南並沒有出土過，現在看到的司南是1940年王振鐸老先生依據是明嘉靖通津草堂本流傳下來的東漢王充《論衡·是應篇》通行本中的12個字「司南之杓，投之於地，其柢指南」復制的。
也就是在這十二個字的指引下，一個磁勺放在方盤上的造型誕生了。這個造型，成為日後中國人重新認識司南的開始。在沒有出土文物作參照，也沒有流傳下來的圖片做參照，後人憑借幾句史書記載和想像去復原文物，難度之大可想而知。但是，按照這個造型製作出來的磁勺如何指南，卻是數代文物工作者的難題。
根據現有的文獻，中國人發現磁性能指示南北方向，是從北宋開始的。而司南的出現遠遠早於北宋。《論衡》是東漢時代的著作，如果將司南解釋成利用天然磁性指南的磁勺的話，那麼中國人使用磁性辨別方向的時間，將往前推大約1500年。
『伍』 想做一個司南模型，歷史作業來的，想問問它的底座用什麼好，是用木還是銅還是其他的
司南，就去指南針嘛，底座用銅的光滑些容易轉動，勺子用鐵的
『陸』 博物館很少展出司南模型，是因加工過的磁勺不指南嗎
「司南」在國人心中，就是傳統意義上的指南針，也就是說，指南針最初的名字，就叫司南。華夏民族在2000多年前，就利用物體的磁性，發明了司南。按照常理來說，博物館中，都應該擺放司南的模型，因為它可是四大發明之一，可是令人奇怪的是，如今的博物館，卻很少展出司南的模型了，你可知道是為什麼嗎？小編這就來為您解密：
誠然，我們要相信華夏古人類的智慧，但是，我們也不能過多的美化古人的無所不能，也要對傳統文化和創造，有更多客觀的清晰認知。就比如這種傳統的「司南」，現如今的博物館，已經基本不對外展示它了。
『柒』 司南是有什麼做成的
指南針也叫羅盤針，是我國古代發明的利用磁石指極性製成的指南儀器。因此，介紹司南必須從磁石說起。
磁石通常稱為「吸鐵石」，它把許多鐵屑緊緊吸在一起，就象一個慈祥的母親吸引自己的孩子，所以人們稱它為「慈石」。磁石吸鐵是因為每塊磁石兩頭都有不同的磁極，一頭叫正極，另一頭叫負極。人類居住的地球也是一塊天然大磁鐵，地球的南北兩頭也有不同的磁極，地球的北極是負磁極，地球南極為正磁極。根據同性磁極相排斥，異性磁極相吸引的原理，拿一根可以自由轉動的磁針，無論站在地球的什麼地方，它的正極總是指北，負極總是指南。
戰國時期，人們利用磁石指示南北的特性製成了指南工具——司南。但是，戰國時期的司南是什麼樣子無法考證。《中國歷史》課本插圖——「司南」，是根據中國歷史博物館展品「漢代司南模型」繪制的。這個模型是後人根據史書記載以及地下出土的漢代地盤實物製成的。地盤是青銅做成的，內圓外方，中心圓面磨得非常光滑，以保證勺體指示方向的准確性。中心圓外圍依次布列八卦、天干、地支和二十八宿，共計二十四個方位。地盤中心的小勺是用整塊的天然磁鐵磨成的，磁鐵的正極磨成司南的長柄，勺頭底部是半球面，非常光滑。使用時先把地盤放平，再把司南放在地盤中間，用手撥動勺柄，使它轉動，等到司南停下來，勺柄所指方向就是南方。這種勺形司南直到八世紀時仍在應用。
到了宋代，勞動人民掌握了製造人工磁體的技術，又製造了指南魚。指南魚是把薄鋼片剪成魚形，長二寸，寬五分，魚的肚皮部分凹下去，使魚象船一樣能浮在水面上。然後把魚和天然磁鐵放在一起，由於磁體的吸力，鋼片受磁感應也具有磁性。這種人工傳磁方法製成的指南魚比使用司南方便多了，只要有一碗水，把指南魚放在水面上就能辨別方向了。經過長期的改進，人們又把鋼針在天然磁體上磨擦，鋼針也有了磁性。這種經過人工傳磁的鋼針可以說是正式的指南針了。沈括在他的《夢溪筆談》中提到他對指南針的用法做過四種試驗，即水浮法、縷懸法、指甲法和碗唇法。「水浮法」是把指南針放在有水的碗里，使它浮在水面上，指示方向。「縷懸法」就是在磁針中部塗上一些蠟，上面粘一根絲線，把絲線懸在木架上，針下安放一個標有方位的圓盤，靜止時鋼針就指示南北。「指甲法」就是把鋼針放在手指甲面上，輕輕轉動，由於手指甲的光滑，磁針就和司南一樣也能發生指南作用。「碗唇法」是把磁針放在光滑的碗邊上，轉動磁什，便和指甲法一樣發生指南作用。沈括經過精密的觀察實驗，還發現磁針指示的方向並不是正南正北，而是微偏西北和東南，這種發現在科學上叫磁偏角。
我國不但是世界上最早發明指南針的國家，而且也是最早把指南針用於航海的國家。十一世紀末，指南針開始用於航海，北宋時候的朱彧在《萍洲可談》里講到當時海船上的人辨認地理方向，晚上看星辰，白天看太陽，陰天落雨就看指南針。北宋時期出使朝鮮的徐競在《宣和奉使高麗圖經》中也說：船隊航海，夜晚「視星斗前邁，若晦冥，則用指南浮針」。可見那時從事航海的人們已經普遍地掌握了指南科學知識。隨著指南針在航海上的廣泛應用，指南針本身裝置也得到了改進。南宋時開始把磁針與分方位的裝置組裝成一個整體，這就是羅盤。到了元朝，又有人造出立針式的指南龜和指南魚。課本上的指南針插圖，是現代所用指南針的示意圖。
指南針的發明和應用，不僅使人們克服了遠航時不易辨別方向的困難，而且也推動了世界航海事業的發展和文化交流。南宋時一些阿拉伯商人和波斯商人經常搭乘我國的漁船往來貿易，他們學會了指南針的製造方法，同時又把這個方法傳到了歐洲。到了十二世紀末、十三世紀初，阿拉伯和歐洲一些國家才開始用指南針來航海，比起我國已經遲了一百多年。
主要是磁石和金屬，銅.
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『捌』 怎樣做簡易司南
我國古代人民在很久以前就發明了指南針，指南針始終指著南北方向，可以幫助人們弄清方向。指南針並不神秘，孩子可以學做簡易的指南針，嘗嘗科學實驗的樂趣。
製作材料：磁鐵一塊，大縫衣針一根，銅撳鈕凸面一片，大頭針一根，軟木塞(或泡沫塑料)一塊，尖嘴鉗。
製作方法：先指導孩子把縫衣針在磁鐵的一頭(一極)，朝同一方向連續磨幾次。幫助孩子用尖嘴鉗把撳鈕的凸面壓彎，成拱形，使撳鈕上的兩個小孔基本成一條直線。然後讓孩子把在磁鐵上磨過的有磁性的針，穿過相對的兩個小孔，注意針的兩端平衡。
再用大頭針穿過軟木塞的中心，使大頭針大頭在下，尖頭在上，把它作為底座。把上面穿有磁針的撳鈕的凸頭套蓋在大頭針的頂端，這時指針轉動，然後穩定地指著南北兩極，根據太陽和家庭房屋的方向，指導孩子區分南、北方向，這樣簡易的指南針就製成了。
最後讓孩子移動指南針的底盤，把它放在不同的地方、不同的方向，引導孩子觀察指針的方向，使孩子明白指南針無論在什麼地方、什麼時間都始終指著南北方向。
『玖』 古人是怎樣設計司南的
我國在戰國時最早發現了磁石的指極性，並利用磁石能指示方向的性能，製成指南工具司南。司南是我國也是世界上昀早的指南針。
司南是用天然磁石製成的，樣子像一把湯勺，圓底，可以放在平滑的「地盤」上並保持平衡，而且可以自由旋轉。當它靜止的時候，勺柄就會指向南方。
春秋時代，人們已經能夠將硬度5度至7度的軟玉和硬玉琢磨成各種形狀的器具，因此也能將硬度只有5.5度至6.5度的天然磁石製成司南。
東漢時期思想家王充在他的著作《論衡》中，對司南的形狀和用法做了明確的記錄。司南是用整塊天然磁石經過琢磨製成勺型，勺柄指南極，並使整個勺的重心恰好落到勺底的正中。勺置於光滑的地盤之中，地盤外方內圓，四周刻有干支四維，合成24向。
這樣的設計是古人認真觀察了許多自然界有關磁的現象，積累了大量的知識和經驗，經過長期的研究才完成的。
『拾』 司南是誰發明的
司南其實是40年末才仿製出來的。唯一的根據就是《論衡》里說「司南之杓，投之於地，其柢指南」。於是原文說是「投之於地」，有人憑空編出一個底盤來，又加了勺子，自己發明了「司南」。
現在的中國人對「司南」這個東西一定不會陌生，它被認為是指南針的前身，是中國古代偉大的科技成就，它被寫進了教材里，廣泛傳播，或者說這個外型有點另類，但的確很吸引眼球的東西已經成為中國古代科學的標志。
然而，歷史上存在過「司南」這樣東西嗎？
事實上
，我們在電視、圖片里看到的「司南」，只是現代人製造的模型，從來沒有發現古代司南的實物，也沒有繪畫和雕刻證明存在過這樣東西。
是王振鐸先生在四十年代末，製造了司南模型，這個「司南」由青銅地盤與磁勺組成。地盤內圓外方；中心圓面下凹；圓外盤面分層次鑄有10天干，十二地支、四卦，標示二十四個方位。勺頭為N，勺尾為S，靜止時，因地磁作用，勺尾指向南方。
我們知道，中國最早提到「司南」的是《韓非子》（或者是《鬼穀子》，因該書年代不確定），但這個「司南」並不是「四大發明」里的指南針的前身，而是說指南車，相傳這是黃帝發明的一種指示方向的車，但它的工作原理不是地球磁場，而是機械齒輪，它使得指南車無論如何移動，車上小人的手總是指向南方。指南車，因為是黃帝發明的，所以帶有濃重的政治意味，它在長時間里一直作為皇帝出行時的儀仗，現代漢語中的「指南」，也是從這里來的。
直到宋代之前的古文獻里的「司南」、「指南」都是指機械裝置「指南車」。
東漢時的王充在《論衡是應》中說：「司南之杓，投之於地，其柢指南」，大意是「把司南放在地上，上面的勺子頭就指向南方」。王充的記錄充分說明，至少在東漢時就已經出現司南。更早記錄司南的是戰國未期的韓非子，他說：「以前的君王們設立司南以便確定早晚」。因為韓非子只提到司南這一名稱，我們無法確定它是否是用磁石做的。傳說黃帝發明了指南車，據後人研究，指南車雖有司南的作用，但原理不是磁石，而是通過一種簡單機械傳動過程使車上的木人始終指向最初設定的南方。至少東漢時發明的司南，隨著使用的普遍，人們對司南工作原理的認識也就越來越深入，可能發現了司南批示方向的本質是磁石，甚至磁性，而不是形狀，從而開始了對司南的簡化創新。到北宋時的沈括在《夢溪筆談》出現指南針的記載，其中介紹各種形式的指南針，有放在指甲上的，有放在碗沿上的，有用頭發或細線懸掛的，有插在木塊中漂浮在水面上的，還介紹說當時已經出現專門製作指南針的行業。