指南針
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指南針,又稱羅盤、羅經、司南和指北針,是一種用於指示方向的工具,廣泛應用於各種方向判讀,譬如航海、野外探險、城市道路、地圖閱讀等領域。
指南針又稱指北針,因為當代指向針常在指向北方的一端漆上顏色標記,以便使用者尋找北方。
越是靠近兩極地區,指南針就越沒辦法發揮功效:在北極點時,地表上的任何方向都可以被視為南方;在南極點時,地表上的任何方向都可以被視為北方。
歷史
天然磁石
已知最早提到磁石磁性特性的文獻之一出現在公元前6世紀,由希臘哲學家泰勒斯(Thales of Miletus)提及,[1] 他被古希臘人認為發現了磁石吸引鐵和其他磁石的特性。[2] 「磁鐵」這個名稱可能來源於在小亞細亞的馬格尼西亞(Magnesia)發現的磁石。[3] 古印度中的醫學著作《善論》(Sushruta Samhita)描述了用磁石的磁性從人體中取出嵌入的箭頭。[來源請求]
中國最早提到磁性的文獻出現在公元前4世紀的《鬼谷子》中。[4] 公元前2世紀的《呂氏春秋》明確指出「磁石能使鐵來,或引之」。[5][6]
人工指南針
一些說法認為古代漢代中國最早的羅盤是用磁石製成的,這是一種天然磁化的鐵礦石。[7][8] 最早提到磁針吸引力的文獻是公元20至100年間的《論衡》:「磁石引針」。[9] 在公元前2世紀,中國風水家嘗試用磁石製作「指南勺」進行占卜。當指南勺放在光滑的青銅板上時,它總是會旋轉到南北軸線。[10][11][12] 雖然這被證明是可行的,但考古學家尚未在漢墓中發現由磁鐵礦製成的實際指南勺。[13]
濕羅盤在公元4世紀傳入南印度。[14][15] 後來的羅盤由鐵針製成,通過用磁石敲擊磁化。這種羅盤在宋代,由沈括在《夢溪筆談》中描述,於1088年在中國出現。[16] 干羅盤大約在1300年開始出現在中世紀歐洲和伊斯蘭世界。[17][18] 到20世紀初,液體填充磁羅盤取代了這些干羅盤。[19]
司南
司南一詞最早出現於戰國韓非子有度篇。但「司南」一詞含義、功能與造型,由於缺乏直接實際文物,依不同文獻與考古論證,各方有著「指南說」、「北斗七星說」、「官職說」等主張與爭議。
指南說
認為「司南」一詞等同指南針的,以東漢王充《論衡·是應篇》「司南之杓,投之於地,其柢指南」為據;並依《論衡》以及唐韋肇《瓢賦》的記載,王振鐸認為司南為勺型的天然磁石配合地盤底座[20]。
將司南理解為「磁勺」從古文獻考證及實驗方面在學術界一直存有異議。雖有河南南陽東漢墓出土「司南勺圖」描繪勺形司南,至今尚無實物出土,加上1950年代錢臨照試圖以天然磁石復原勺形司南,亦未能成功[21]。
其中東北師範大學劉秉正教授於1956年考證出「指南魚」是中國人最早地進行人工磁化的應用,對「司南是磁性指南工具」提出質疑[22]。2005年中國國家博物館研究員孫機根據國博藏品《論衡》(宋殘本) 認定「司南之杓」的「杓」實為「酌」字[23]。故「其柢指南」實際亦非湯勺而是「斗杓」[24][25]。
北斗七星說
劉秉正近年提出《論衡》及《瓢賦》中的「司南」為北斗七星之意。故延伸出《鬼谷子》為指南車之意、《抱朴子·外篇·疾謬》為行事準則之意、《韓非子》為官職、法律與君王聽政之意、杜甫《詠雞》為時間之意[26]。
以「司南」借代北斗七星常見於古文中:北魏溫子升《定國寺碑》[註 1]與梁吳均的《酬蕭新浦王洗馬詩二首》[註 2]中的「司南」釋義均為「北斗七星」。其他古文中的「司南」更有不同含義:包括元稹《加裴度幽鎮兩道招撫使制》[註 3]中的司南意指官職、宋·釋正覺《頌古》[註 4]中的司南代表權力、唐·宋暠《獬廌賦》[註 5]的司南則為法律之意、而張九齡《祭張燕公文》中的「司南」則象徵德高望重之人。
由於論據遠不充分,故「司南」實際多用於借代北斗七星,而非磁性指南工具[27]。
指南魚
曾公亮成書於1044年的《武經總要》前集卷十五中有關於水浮指南魚的記載:
若遇天景曀霾,夜色螟黑,又不能辨方向,則當縱老馬前行,令識道路,或出指南車或指南魚以辨所向。指南車法世不傳。魚法以薄鐵葉剪裁,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,以密器收之。用時,置水碗於無風處,平放魚在水而令浮,其首常南向午也。
李約瑟指出,鐵皮從高於居里點(600℃-700℃)的溫度急速降溫,就會被地磁場磁化成為磁鐵。這種利用地磁場製作磁鐵的方法,雖然磁性較弱,但具有不需天然磁鐵的優點[28]。上文中的「道路」、「指南魚以辨所向」等字句,說明指南針在1044年已經用於陸路交通了。
世界上最早的關於用天然磁石磨鋼針的方法造磁針,以及人造磁針指南的記載,出現在北宋沈括《夢溪筆談》[29]:
方家以磁石磨針鋒,則能指南,然常微偏東,不全南也。水浮多蕩搖。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。其中有磨而指北者。余家指南、北者皆有之。
其中記載:
- 方家用磁石磨針鋒,製造指南針。
- 四種支撐磁針的方法:水浮(水磁針)、放在指甲上、放在碗邊,用一根蠶絲懸掛磁針(旱磁針)。
- 磁偏角現象。
- 亦有人製造指北針
旱羅盤
旱羅盤即現代指南針基本形式,為水平安裝或懸掛的磁針,相對水浮羅盤,更便於航海上使用。
指南針經阿拉伯人有效改進後傳入歐洲,此後歐洲的指南針技術開始發展並回傳阿拉伯,阿拉伯語中指南針(al-konbas)一詞也似源於古義大利語。歐洲現存關於旱羅盤的記載為於1269年,法國學者Petrus Peregrinus著作Epistola de magnete描述了航海使用的旱羅盤[30]。
近年考古發現中國或在12世紀已經出現旱羅盤,江西臨川一座葬於公元1198年的宋墓里發現一俑(標寫「張仙人」),手持一似風水羅盤或旱羅盤物,有觀點認為旱羅盤中國也可能早於西方使用,但可能先發明於江南沿海(如泉、廣)一帶應用。內陸後世旱羅盤則多用於風水羅盤和校時羅盤,如曾三異《同話錄》「地螺,或有子午正針,或用子午丙壬間縫針。天地南北之正,當用於午。」「地螺」可能是一種校時羅盤,主要用途是校時。但在歐洲的旱羅盤傳入中國前,旱羅盤並未於中國航海上有所使用。
以木刻魚子,如拇指大,陷好磁石一塊子,卻以蠟填滿,用針一半僉從魚子口中鉤入,令沒水中,自然指南。以手撥轉,又復如此。以木刻龜子一個,一如前發製造,但於尾邊敲針入去,用小板子,上安以竹釘子,如箸尾大,龜腹下微陷一穴,安釘子上,撥轉常指北。
宋,元,明航海羅盤的運用
最早見於航海用途的指南針記載於北宋朱彧撰寫的《萍洲可談》[33]:
舟師識地理,夜則觀星,晝則觀日,陰晦觀指南針,或以十丈繩鉤,取海底泥嗅之,便知所至。海中無雨,凡有雨則近山矣。……
《萍洲可談》成書於1111年-1117年間,但所敘述的是1086年的事[34]。這比Alexander Neckam可能寫於1190年的《論器具(De naturis rerum)》中說法:航海時「白天雲遮太陽,或夜間黑暗不辨方向時,使用磁鐵摩擦鐵針,針停時指南北,」早約一個世紀。與英國幾乎同時法國和稍晚一點的義大利也有了首次指南針的記載。
1123年宋朝派遣使臣取海路出使朝鮮,《宣和奉使高麗圖經》記載用水浮指南針導航[35]:
是夜洋中不可住,維觀星斗前邁。 若晦冥,則用指南浮針, 以揆南北。
宋代的航海指南針,除「南北」,還未見有其他方位,如:東、西、西北等方向。
四十八方位羅盤用於航海的文獻紀錄,最早見於元代周達觀《真臘風土記[36]》:
自溫州開洋,行丁未針。歷閩、廣海外諸州港口,過七洲洋,經交趾洋到占城。又自占城順風可半月到真蒲。又自真蒲行坤申針,過崑崙洋入港。
其中丁未針= 202.5°、坤申針= 232.5°[37]。
明朝永樂年間隨鄭和下西洋的鞏珍在《西洋番國志》的《自序》中敘述應用水浮羅盤的情況[38]:
往還三年,經濟大海,綿邈彌茫,水天連接,四望迥然,絕無纖翳之隱蔽。惟日月升墜,以辨西東,星頭高低,度量遠近。斫木為盤,書刻干支之字,浮針於水,指向行舟。
- 「太倉港口開船,用丹乙針,一更,船平吳淞江。用乙卯針,一更,船到南匯嘴。平招寶」。(鄭和航海圖五)
- 「蘇門答臘開船,用乾戌針,十二更,船平龍涎嶼。四十更,船又用辛酉針。五十更,船見錫蘭山」;(鄭和航海圖十八 乾戌= 307.5° ,辛酉= 277.5°)
- 「官溜嶼用庚酉針,船收木骨都束」。(鄭和航海圖二十。庚酉= 262.5°)
明代《順風相送》、《指南正法》、《東西洋考》等文獻都有針路記錄:
- 廣東往磨六甲:南亭門放洋,用坤未針 (217.5°)五更船取烏頭山。用單坤針(西南 225°)十三更取七洲洋。坤未 (217.5°)針 七更船平獨豬山。……乾亥 (322.5°)針五更船平昆宋嶼,單亥針(330°)五更船取前嶼,乾(315°)針五更取五嶼;沿山使取磨六甲。[39]
- 台灣往日本從大港出。東南風可用丁未 (202.5°)及單未 (210°)過茄老灣線。南到青水烏水乾,可牽舵及用壬(345°)及壬子(352.5°),轉變取澎湖東過。[40]。
- 七洲洋用坤未針,三更取銅鼓山。[41]
取水下針,務要陽水,不取陰水」,「安羅經,下指南(針),須從乾宮下」。下針之前,舟師必須誦讀《地羅經下針神文》,拜周公聖人,李淳風仙師,定針童子、轉針神郎、換水神君、下針力士、走針神兵、羅經坐向守護尊神、護國庇民妙靈昭應明著天妃等神靈,祈求「今日良辰下針,青龍下海永無災。
近來曾在青島和海南發現明代瓷質水浮指南針,尺寸大至為:最大外徑9.5厘米;上有盛水同心圓孔徑4.4厘米,孔深2.3厘米,外圍青花釉繪刻度,底座、四壁厚實堅固,估計是去水收藏,用時加水。現代液體羅盤基本原理類似,不過改進採用了密封技術。
現代指南針
現代的指南針變得十分多樣化,有很多不同的款式。
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