
指南針發明軼事
作者:歐陽軍
來源:《發明與創新(綜合版)》2009年第07期
四大發明之一的指南針的歷史,我們甚至可以追溯到遠古的神話。相傳黃帝曾與蚩尤進行過幾次大規模的戰爭。蚩尤銅頭鐵額,神勇無比,而且還會使用妖術。同黃帝作戰時,蚩尤降下漫天大霧,黃帝的軍隊都失去了方向,危急關頭,在仙女的幫助之下,黃帝制造出了指南車,借助于指南車,黃帝率領軍隊沖出了重重迷霧的阻擋,最終打敗了蚩尤,贏得了戰爭的勝利。
如果說黃帝的故事還只是傳說,那么至遲在戰國時,智慧的華夏民族就制造出了最初的指南針——司南。司南是用天然磁石雕琢而成,樣子像一把勺子,底部圓滑,可以放置在平滑的“地盤”中自由旋轉。地盤的形狀為方形,也叫羅經盤,四周刻有八干、十二支以及四維,一共24個方向。使用的時候,先把“地盤”放置平穩,把司南放在上面,輕輕一撥,司南就轉動起來,等停下來的時候勺頭指向的就是北方,勺柄指向的就是南方。
由于制造司南需要的天然磁石非常少見,且在雕琢過程中,要準確地找出極向也不是一
件易事,再加之在轉動過程中,司南與地盤的摩擦影響了它的準確性。因此,這種原始的指南針并沒有被推廣。
隨著生產以及生活的需要,人們不斷地對指南儀器加以改進。宋代時發明了人工磁化制造指南針的方法,這標志著指南針制造技術的又一個飛躍。
當時,人們將薄鐵片剪成魚形,放在炭火中加熱,燒至通紅,趁熱取出鐵片,使魚尾對著南北方向,然后,急速把魚尾浸入水中。這樣,一個“指南魚”就制成了。使用時,先將一只碗盛滿水,利用水的表面張力使指南魚浮于水面。待水面平靜后,魚頭指向的是北方,魚尾指向的是南方。
這種制造方法主要利用的是地球磁場的作用。由于高溫加熱,鐵片中的分子運動加速,受到地球磁場的作用,鐵片中磁疇的排列趨于整齊。遇到冷水,鐵片驟然冷卻,使得磁疇固定,形成永久磁鐵。指南魚比司南更為靈巧,便于攜帶,水的阻力也要比司南與地盤的摩擦力小得多,就更加準確了。