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磁鐵在磁學中的應用

在我國的古籍中,關於指南針最早的記載主要如下:

《原總錄》卷壹說:客主以第四為右,第三午針。在正確的地方,在中間和格子裏,把正方形取直向右。

也就是說,為了確定東西南北的方向,必須在午後中間取針,然後在午後中間找出南方的方向。也就是說,讓指針指向午後中間的方向,午後方向就是正南。《伊原總錄》是壹部寫真墓書,成書於宋仁宗李青元年(1041)。作者楊是當時的天文學家、占星家和風水先生。約三年(1010),大中祥符任天理監,專事星象與變易。這個記載中提到的磁針雖然沒有明確指出,但是從紋路上可以斷定是磁針,說明當時磁針配合指南針作為定向儀器,發現了地球的磁偏角,定為正南偏東7.5度。

《孟茜筆談》卷二十四雲:方家可以用磁石磨針鋒來引路,但往往略偏東,不全偏南。水浮起來晃的比較厲害,可以在碗的手指和嘴唇上做。跑的特別快,但是又硬又滑,最好不要掛。方法是在新繭裏取壹個單繭,用芥子做蠟,放在針腰上。如果把它掛在無風的地方,針將永遠是壹個向導。其中磨指北方。家指南,都在北方。

《孟茜筆談》為北宋沈括所作,成書於1088-1095之間。該記載明確指出指南針最早由方嘉(闞玉家)發明使用,采用“用磁鐵磨針”的人工磁化方法制成,並描述了浮於水中、穿釘、放碗唇、掛線等四種指南針的安裝方法,以及各種方法的優缺點,使人們對當時的指南針有了更清晰的認識。文中提到的指南針“總是略偏東”,說明沈括也註意到了磁偏角。

從以上材料可以看出,指南針在十壹世紀就已經是壹種常用的定向儀器,有很多裝置和方法,而且地球的磁偏角都是由指南針發現的,這也說明指南針至少已經使用了壹段時間。可以推斷指南針是在十壹世紀初發明的。如果指南針的發明要追溯到十世紀的唐末或五代,也不是沒有根據的。比如王績(王昭慶,約十世紀末)曾留下壹句詩“針示虛危間之道”;(10)九天玄女清囊海蛟經典(約900年)說:“今象所占,天有針,龍有針”(11)。這裏說的“針道”“直針”“縫衣針”大概就是用指南針和指南針定向的術語。

南宋陳在《石林廣記》中記述了在指甲尖上托起龜鱉的事。由浮式改為支撐式,是引導儀器結構上的壹大進步,為指南針在航海中的使用提供了便利條件。指南針用於航海的記錄最早見於宋代朱昱的《周萍客談》:“船師知地理,但夜觀星宿,晝觀太陽,暗觀指南針”。從那以後,關於指南針有了豐富的記載。明朝時,鄭和下西洋到達非洲的西部和東部海岸。西方指南針導航的記錄在1207年英國的On Instruments (A. Neckam,1157 ~ 1217)上。