古代的人们在海上航行，主要通过观察日月星辰的方位、季风方向和海水流向来分辨方向。在晴朗的天气里，可以通过观察天象来判定航船所在的方位与前进的方向。然而，茫茫大海阴晴不定，日月星辰时隐时现，这种依靠天象指引方向的方法存在着巨大的不确定性。至于季风和海流，也只能作为参考而已，而且需要人们掌握丰富的气候地理知识和经验，才可以做出判断。因此，古时候的人们在航海时，迷失方向，随波逐流是概率极大的事情。为了确保安全，人们尽量选择沿着海岸线附近的航路行驶。这样，就可以把近海的岛屿、海岸线上的自然景物作为参照物，作为导航依据。然而，这种方法的缺陷特别明显——只能走曲线，不能直达目的地。

直到指南针技术应用于航海活动，身处茫茫大海上的人们不必再为找不着北而发愁。

指南针，是中国古代四大发明之一，唐代以前叫司南，主要组成部分是一根装在轴上的磁针。在天然磁场的作用下，磁针可以自由转动，最终指向南方。

指南针的核心原理是磁。古人称“磁”为“慈”，把磁石吸引铁看作慈母对子女的吸引。并认为：“石是铁的母亲，但石有慈和不慈两种，慈爱的石头能吸引他的子女，不慈的石头就不能吸引了。”汉以前古人把磁石写成“慈石”。

本书第三章第四节提到，汉武帝时，有一个名叫栾大的方士，给汉武帝演示“斗棋”游戏，令两个棋子互相对战。其实，栾大利用的正是磁石同性相斥，异性相吸的特性，做了两个像棋子的东西，通过调整两个棋子极性的相互位置，使两个棋子相互吸引，或相互排斥。汉武帝不明就里，还以为这是栾大在施展神仙法术。

宋代科学家沈括在他的著作《梦溪笔谈》当中，专门有一段关于指南针的记载：堪舆家用磁石打磨针尖，就可以指南，不过，针尖通常会微微偏向东方，并不完全指向南方。针放在水面上漂浮摇摆；在手中或碗边都可以指南,运转的速度更快；但在坚硬光滑的物体表面容易滑落掉下。这些用法，都不如用丝线悬挂起来的效果好。这个方法是取新产的丝绵中独好的一缕茧丝，用芥菜的种子蘸蜡抹在上面，系在针的中间位置，在没有风的地方悬挂，这样针就会总是指向南方。其中有的方士也磨针使其指向北方。其他方士制作的方法有的指南，有的指北。磁石指南，与柏树指西是一样的，不知道到底是什么原理。

当时的人们，包括科学家沈括在内，并不了解磁石指南的真正原理，但是，人们还是利用磁石的特性，发明出了指南针。在相当长的时间里，指南针技术并没有应用到航海活动中，而是先后应用于祭祀、礼仪、军事和占卜与看风水时确定方位。

指南针应用于航海导航，最早记载的历史文献是北宋宣和年间朱彧所著的《萍洲可谈》（成书略晚于《梦溪笔谈》），朱彧的父亲朱服曾经在广州担任高级官员。他追随父亲在广州住过很长时间。期间，他写下《萍州可谈》将当时当地的所见所闻记录了下来。

宋代的广州是我国和海外通商的最大港口，在管理和规划方面延续了唐朝的市舶司和蕃坊制。《萍洲可谈》记载了广州港中国商船指南针的使用情况：舟师通晓地理知识，晚上观察星象，白天观察太阳，天气阴晦无法观察天象，就看指南针。

根据《萍洲可谈》的记载，说明至少在北宋时期，人们已经学会利用指南针为海上行船导航了。这也是世界航海史上使用指南针的最早记载。中国人首创的这种仪器导航方法，是对世界航海技术的重大突破与贡献。没有指南针之前，航海只能使用观星的方法推算大概方位。指南针出现后，海员们不仅可以确定方位，有时甚至能推算出两地间的里程。从此，各国的远洋船队依据海图和罗盘所记载、测算出来的航线、航向和里程，安全地行走于茫茫海天之间。

指南针导航技术发明不久，就被时常来往于中国的阿拉伯商船学会并采用。到了南宋时期，阿拉伯人又把这一航海史上的伟大发明传到了欧洲。

关于指南针作为航海导航的发明专利权，还有一段小小的插曲。一些外国学者在翻译《萍州可谈》的时候，误将记录指南针的那段文字前面的“甲令”翻译成阿拉伯商人的名字，因而得出了阿拉伯人最先使用指南针的结论。“甲令”的愿意是朝廷颁布的第一号令或重要法令，与阿拉伯人毫无关系。《萍州可谈》中提到数百人的大海船，在当时的世界上只有中国才有这么大容量的船舶。阿拉伯商船狭窄，通常承载不足百人。因此，阿拉伯人经常搭乘中国商船往来于两国之间。这也给他们提供了学习指南针导航的机会，从而，再由他们将这一技术发明传播到世界各地。

简单的指南针，并不能满足复杂的航海导航需求。人们需要在海上掌握更多方向的标准和尺度。罗盘因而也随着指南针一道，被人们请上了船。

罗盘，又叫罗经仪，是用于风水探测的工具，是风水堪舆师们常用的操作工具。罗盘主要由位于盘中央的磁针和一系列同心圆圈组成。

罗盘上各圈层之间讲究方向、方位、间隔的配合，其中暗含磁场的规律。古人以天干中的甲乙代表东方，丙丁代表南方，庚辛代表西方，壬癸代表北方，再加上十二地支中的子丑寅卯辰巳午未申酉戌亥，以及八卦中的乾坤巽艮四卦，总共构成二十四个方位，在罗盘上呈环状排列。风水师用的罗盘是方形的，这与海上航行的回旋动态不符。当罗盘应用到航海导航时，就由方形改为圆形。

中国海船使用罗盘的时间，最晚也在北宋末年。北宋地理学家赵汝适在他的著作《诸蕃志》里有过专门记载：船舶在海上往来行驶，主要依靠指南针作为判断方向的标准，不管白天还是夜晚，人们都要小心谨慎的盯着（罗盘），但凡一星半点的差错，都关系到航船的生死存亡。

从《诸蕃志》的记载来看，当时的指南针已经改进为罗盘了。因为，单凭一枚指南针，是没办法做到不差分毫的。在这本书中，还记载了这样一段话：从泉州开船，航向为丙巳方165º，借北风之便，顺风昼夜航行，一月可到阇婆国（古国名，在今印尼爪洼岛，或苏门答腊岛一带）。这么精准的方位，也只有罗盘才能测算出来。

当中国航船已经开始使用罗盘导航的时候，欧洲人还停留在对中国宋代指南针的仿制阶段。此时的欧洲人无论是在理论还是在实践方面，都没有什么太大的建树，没有超过宋代的罗盘应用水平。13世纪后半期，通过法国实验物理学家皮埃尔的研究，欧洲的指南针开始了本土化的进程。随着中国旱罗盘传入欧洲，法国人又将旱罗盘改进，将其装入有玻璃罩的容器中，成为便携仪器。后来，这种携带方便的指南针被欧洲各国的水手广为应用。

虽然古代希腊、罗马的学者们很早就已知道了磁石能够吸铁的特性，但长时间不知道磁石的指向性。当欧洲人最终了解并掌握这一自然现象时，已经远远落后于中国人了。欧洲人在早期使用的航海罗盘，是与中国人同样的水罗盘，而且制作方法也与中国水罗盘几乎完全相同。这一系列的趋同现象，只能以技术传播来解释。

指南针在航海上的应用，使得哥伦布发现美洲新大陆的航行和麦哲伦的环球航行成为了可能。这大大加速了世界经济发展的进程，为资本主义的发展提供了必不可少的前决条件。指南针不仅是中国古代航海家纵横海上的定海神针，更是欧洲大航海时代的移动灯塔，为整个世界的文明进步指引着前进的方向。

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