《梦溪笔谈》： 指南针

编者的话：现在的人都认为现代科学很发达，是古人难以想象的。但从宋朝沈括所著《梦溪笔谈》中记载的宋朝以前在天文学、数学、物理学、地理学、地质学、气象学、生物学、医药学、考古、语言、史学、文学、音乐、绘画以及财政、经济等等的发现和成就来看，事实并非如此。通过介绍《梦溪笔谈》，我们与读者分享中国古代科学的发现。

指南针是中国古代四大发明(指南针，造纸法，印刷术和火药)之一。北宋沈括的《梦溪笔谈》中载：“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”这是关于利用天然磁体进行人工磁化以及地磁偏角的最早记载。“磁偏角”是因为地球上的磁极和南极、北极稍微有一点偏差。指南针的Ｎ极和Ｓ极，沿磁子午线分别指向北磁极和南磁极，磁子午线和地理子午线是不一致的，它们之间存在着一个夹角，科学上叫作“磁偏角”。西方到公元1205年，法国人古约（Guyot de provins）才记载了用同样方法制造指南针，公元1492年意大利人哥伦布（Christopher Columbus）才发现地磁偏角，比沈括晚了４００多年。

在《梦溪笔谈》卷24中，沈括描述了指南针的四种使用方法：

(1) 水浮法：在盛水的碗里，把指南针放在水面上指示南北方向。
(2) 指甲旋定法：把磁针放在手指甲上轻轻转动来定向。
(3) 碗边旋定法：把磁针放在光滑的碗边轻轻旋转磁针来定向。
(4) 缕悬法：将单股蚕丝线用蜡粘在磁针的中部，悬挂于空中指南。这种悬挂式指南针，需在无风处使用。

根据试验比较，沈括认为这四种方法中，缕悬法最方便使用。因为指甲和碗边上很光滑，指南针容易滑落。而水浮法，受水波动影响，针不容易静止下来。

沈括在900年前提出的方法，有的至今仍在使用，如现代的磁变仪、磁力仪的基本结构原理，就是采用了沈括所说的缕悬法原理。而航海中使用的重要仪表罗盘，也大多是根据水浮磁针这一原理设计而成的。

公元1119年，北宋朱?在《萍洲可谈》中第一次记载了指南针用于航海：“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦观指南针。”中国是世界上最早应用指南针于航海的国家，有了指南针，才可能有郑和七下西洋的壮举。西方公元1190年英国人纳肯（Alexander Neckam）才有指南针用于航海的记载。如今，中国发明的指南针，已被广泛运用于航空、航海、采矿、探险各个领域。

〖原文〗《梦溪笔谈》(卷二十四　杂志一): 方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也，水浮多荡摇。指爪及碗唇上皆可为之，运转尤速，但坚滑易坠，不若缕悬为最善。其法取新纩中独茧缕，以芥子许蜡，缀于针腰，无风处悬之，则针常指南。其中有磨而指北者。余家指南、北者皆有之。磁石之指南，犹柏之指西，莫可原其理。