古代的指南针经历了从天然磁石到人工磁化技术的演变,形态多样且富有创意。下面内容是主要形态及其特点,结合史料与复原研究整理:
一、战国至汉:司南——最早的磁性指向器
1. 外形与结构
勺形磁石:由整块天然磁石琢磨而成,形似北斗七星(勺柄为南极,勺头为北极)。
地盘:配套的青铜或漆木质方位盘(“械盘”),刻有24个方位及八卦符号,中心象征北斗。
2. 使用方式
将司南置于光滑地盘上,勺柄自在旋转后静止指向南方(“其柢指南”)。
东汉王充《论衡》明确记载其原理,但实物尚未出土;汉代画像石(如瑞士苏黎世博物馆藏114年浮雕)描绘了疑似司南的勺形器物。
二、宋代水浮指南针:便携化突破
北宋沈括《梦溪笔谈》(1088年)记载了四种磁针装置法,标志指南针的成熟:
1. 水浮法
磁针横穿灯芯草,浮于水面,利用浮力与水的润滑影响指示路线,成为早期航海罗盘的基础。
2. 其他简易装置
碗唇法:磁针置于碗口边缘;指甲法:置于指甲上;缕悬法:用蚕丝悬挂磁针。
沈括指出水浮法易晃动,缕悬法最稳定。
三、宋代支轴式指南装置:避免水波干扰
1. 指南鱼
铁片磁化:薄铁片剪成鱼形,烧红后沿地球磁场路线淬火(尾朝北),实现人工磁化。
使用时浮于水面,鱼头自动指南,比司南更轻便。
2. 指南龟
木龟腹嵌磁石,以竹钉支于光滑表面,龟首自在转向南方(南宋《事林广记》载)。
原理类似旱罗盘,避免水流影响。
四、罗盘:磁针与方位盘的结合
1. 水罗盘
南宋将“水浮针”与刻有24方位的圆盘结合,称“针盘”或“罗经盘”,用于航海(“阴晦观指南针”)。
2. 旱罗盘
磁针中部设支轴(如指南龟),无需注水,稳定性增强。元代后广泛用于航船与堪舆。
五、独特形态:玉司南佩
汉代辟邪玉器:工字形扁长方体,顶端琢小勺,下端刻盘,象征司南,穿绳佩戴用于驱邪(江苏邗江汉墓出土)。
反映司南在文化中的符号化,但非实用指向器。
古代指南针的演变对比
| 形态 | 时代 | 材料/结构 | 使用场景 | 特点 |
| 司南 | 战国-汉 | 天然磁石勺+青铜地盘 | 祭祀、占卜 | 笨重,依赖光滑平面 |
| 指南鱼/龟 | 北宋-南宋 | 磁化铁片/木胎磁石 | 军事、航海 | 人工磁化,便携性提升 |
| 水浮针 | 北宋 | 磁针+灯芯草+水碗 | 航海、日常定向 | 易受晃动影响 |
| 罗盘(水/旱) | 南宋-元 | 磁针+24方位盘 | 航海、堪舆 | 精度高,适用范围广 |
| 玉司南佩 | 汉代 | 玉雕工字形佩饰 | 辟邪装饰 | 文化象征,非实用 |
技术意义
磁化革命:从天然磁石(司南)到人工磁化(指南鱼/针),进步了磁性与指向精度。
航海变革:南宋“针路”记录(如元《真腊风土记》)依赖罗盘导航,推动海上丝绸之路繁荣。
全球影响:12世纪传入 ,13世纪至欧洲,促成哥伦布航海与大航海时代。
古人通过不断改进材料与结构,使指南针从占卜工具进步为改变全球航海的利器,体现了中国古人对地磁现象的深刻领会。