指示方向誰發明的

1. 為什麼指南針一直指到南邊什麼原理

【指南針指示方向的原理】

地球是個大磁體，其地磁南極在地理北極附近，地磁北極在地理南極附近。

指南針在地球的磁場中受磁場力的作用，所以會一端指南一端指北。

我國「四大發明」之一的指南針，輾轉傳入歐洲後在航海大發現中發揮出不可替代的作用。但科學史家清楚，最早解答「指南針為何能夠指南」問題的並不是中國人，而是英國科學家吉爾伯特。那麼，中國發明指南針後對指南針理論作過什麼樣的探討？吉爾伯特的理論是否及時傳到了中國？明末清初的「西學東漸」，又對我國指南針理論的發展有過哪些影響？上海交通大學科學史與科學哲學系教授關增建從2003年起開始著手研究這些基本上還是空白的問題。

「中國最早的指南針理論，是建立在陰陽五行學說基礎上的『感應說』。」關增建介紹，11世紀中葉時我國大科學家沈括還對指南針感到匪夷所思，他的《夢溪筆談》介紹了指南針的人工磁化方法、磁偏角的發現和指南針的架設方法，但對指南針為什麼會指南卻沒有一點概念——「磁石之指南……莫可原其理！」隨後，文人學者們從陰陽五行學說出發，結合當時人們對大地形狀的認識，提出各種指南針理論。例如，最晚成書於宋代的《管氏地理指蒙》，首先提出如下邏輯：

「磁針是鐵打磨成的，鐵屬金，按五行生剋說，金生水，而北方屬水，因此北方之水是金之子。鐵產生於磁石，磁石是受陽氣的孕育而產生的，陽氣屬火，位於南方，因此南方相當於磁針之母。這樣，磁針既要眷顧母親，又要留戀子女，自然就要指向南北方向。」

關增建表示，從近代物理學的觀點來看，「蒙氏理論」完全異想天開，但從事物的屬性出發解釋其行為，在東西方科學史上都是常用的做法。我國古代陰陽學說昌盛，用陰陽學說闡釋指南針指南及「常微偏東」的原理，是再自然不過的事情。特別是，該理論認為磁石不同端面有不同屬性，它們決定磁針的指向，這種說法很容易啟發人們發現磁石的兩極，並進一步聯想到磁極與磁針指向之間的關系，從而為正確認識這一問題找到可能的途徑。

南宋人的指南針原理，仍認為「指南針之所指，即陽氣之所在」，只是圍繞磁偏角現象，立論依據更多轉向地理方位的坐標系統——中國古人認為地是平的、大小有限，這樣地表面必然有個中心，過該中心的那條子午線就是唯一的南北方向。南宋人曾三異等認為，一旦測量地點不在這條南北線上，指南針所指向自然「少偏」。到明代，有人假託南唐人著作指出，指南正針由大地方位系統決定，而偏角則由天體方位劃分系統所決定。關增建認為，這種說法「體現了傳統指南針理論在陰陽感應學說和磁偏角的存在這一矛盾面前所表現出來的窘迫」。

明萬曆年間（公元1573～1620年），傳教士來華，帶來西方的指南針理論、地球學說以及相關科技知識。受其影響，中國學者開始從新的視角探討指南針理論問題，在此過程中，陰陽五行的作用不斷淡化，力學角度的分析不斷增加，但吉爾伯特1600年提出的科學理論連西方學界都沒統一，更談不上入主東土。傳教士中，1658年抵華的比利時耶穌會士南懷仁的指南針理論最系統，但他認為決定磁針指向的是地球的地理南北兩極本身，理論仍然局限在古代科學的范圍，而不像吉爾伯特認識到地球本身存在一個磁體。南懷仁理論在中國影響深遠，直到19世紀中葉，我國仍有學者用它解釋指南針問題。而此時，清末來華的傳教士已開始著手把西方近代磁學知識介紹給中國了。

【磁現象的發現】
先秦時代我們的先人已經積累了許多這方面的認識，在探尋鐵礦時常會遇到磁鐵礦，即磁石（主要成分是四氧化三鐵）。這些發現很早就被記載下來了。《管子》的數篇中最早記載了這些發現：「山上有磁石者，其下有金銅。」其他古籍如《山海經》中也有類似的記載。磁石的吸鐵特性很早就被人發現，《呂氏春秋》九卷精通篇就有：「慈招鐵，或引之也。」那時的人稱「磁」為「慈」他們把磁石吸引鐵看作慈母對子女的吸引。並認為：「石是鐵的母親，但石有慈和不慈兩種，慈愛的石頭能吸引他的子女，不慈的石頭就不能吸引了。」據說秦始皇統一六國後，在咸陽附近修阿房宮，宮中有一座門是用磁石做成，如果有人身穿盔甲，暗藏兵器，入宮行刺，就會被磁石門吸住。這個故事告訴我們，古代勞動人民很早就掌握了磁學知識。

漢朝以前人們把磁石寫做「慈石」，是慈愛石頭的意思。

既然磁石能吸引鐵，那麼是否還可以吸引其他金屬呢？我們的先民做了許多嘗試，發現磁石不僅不能吸引金、銀、銅等金屬，也不能吸引磚瓦之類的物品。西漢的時候人們已經認識到磁石只能吸引鐵，而不能吸引其他物品。

當把兩塊磁鐵放在一起相互靠近時，有時候互相吸引，有時候相互排斥。現在人們都知道磁體有兩個極，一個稱n極，一個稱s極。同性極相互排斥，異性極相互吸引。那時的人們並不知道這個道理，但對這個現象還是能夠察覺到的。

到了西漢，有一個名叫欒大的方士，他利用磁石的這個性質做了兩個棋子般的東西，通過調整兩個棋子極性的相互位置，有時兩個棋子相互吸引，有時相互排斥。欒大稱其為「斗棋」。他把這個新奇的玩意獻給漢武帝，並當場演示。漢武帝驚奇不已，龍心大悅，竟封欒大為「五利將軍」。欒大利用磁石的性質，製作了新奇的玩意蒙騙了漢武帝。

地球也是一個大磁體，它的兩個極分別在接近地理南極和地理北極的地方。因此地球表面的磁體，可以自由轉動時，就會因磁體同性相斥，異性相吸的性質指示南北。這個道理古人不夠明白，但這類現象他們很清楚。

【指南針的始祖——司南】
指南針的始祖大約出現在戰國時期。它是用天然磁石製成的。樣子象一把湯勺，圓底，可以放在平滑的「地盤」上並保持平衡，且可以自由旋轉。當它靜止的時候，勺柄就會指向南方。古人稱它為「司南」，當時的著作《韓非子》中就有：「先王立司南以端朝夕。」「端朝夕」就是正四方、定方位的意思。《鬼穀子》中記載了司南的應用，鄭國人采玉時就帶了司南以確保不迷失方向。

春秋時代，人們已經能夠將硬度5度至7度的軟玉和硬玉琢磨成各種形狀的器具，因此也能將硬度只有5.5度至6.5度的天然磁石製成司南。東漢時的王充在他的著作《論衡》中對司南的形狀和用法做了明確的記錄。司南是用整塊天然磁石經過琢磨製成勺型，勺柄指南極，並使整個勺的重心恰好落到勺底的正中，勺置於光滑的地盤之中，地盤外方內圓，四周刻有干支四維，合成二十四向。這樣的設計是古人認真觀察了許多自然界有關磁的現象，積累了大量的知識和經驗，經過長期的研究才完成的。司南的出現是人們對磁體指極性認識的實際應用。 但司南也有許多缺陷，天然磁體不易找到，在加工時容易因打擊、受熱而失磁。所以司南的磁性比較弱，而且它與地盤接觸處要非常光滑，否則會因轉動摩擦阻力過大，而難於旋轉，無法達到預期的指南效果。而且司南有一定的體積和重量，攜帶很不方便，這可能是司南長期未得到廣泛應用的主要原因。

司南由青銅盤和天然磁體製成的磁勺組成，青銅盤上刻有二十四向，置磁勺於盤中心圓面上，靜止時，勺尾指向為南。

【指南針——從「吸鐵石」說起】
指南針是磁鐵做成的。磁鐵能吸鐵，通常稱為「吸鐵石」，古代稱為「慈石」因為它一碰到鐵就吸住，好一個慈祥的母親吸引自己的孩子一樣。後來，人們才稱它為「磁石」。

每塊磁鐵兩頭都有不同的磁極，一頭叫s極，另一頭叫n極。我們居住的地球，也是一塊天然的大磁體，在南北兩頭也有不同的磁極，靠近地球北極的是s極，靠近地球南極的是n極。我們知道，同性磁極相斥，異性磁極相吸引，所以，不管在地球表面的什麼地方，拿一根可以自由轉動的磁針，它的n極總是指向北方，s極總是指向南方。

指南針是利用磁鐵的特性做成的，那麼，世界上哪個國家最早發現磁鐵和它的特性的呢？

二千多年以前，也就是春秋戰國時候，我國已經用鐵來製造農具了。勞動人民在尋找鐵礦的時候，就發現了磁鐵，並且知道它能夠吸鐵。

我國古書《管子》上有這樣的記載：「上有慈石者，下有銅金。」「銅金」就是一種鐵礦。《管子》這部書產生在公元前三世紀，這說明我國最遲在公元前三世紀就知道磁石能夠吸鐵了。

秦朝時候，還有這樣有趣的傳說，秦始皇統一中國以後，在陝西咸陽造了一個很大的阿房宮，阿房宮中有一個磁石門，完全用磁鐵造成。如果有誰帶著鐵器想去行刺，只要經過那裡，磁石門就會把這個人吸住。

另外，根據古書記載，漢武帝時候，膠東有個欒大，獻給漢武帝一種斗棋。這種棋子一放到棋盤上，就會互相碰擊，自動鬥起來。漢武帝看了非常驚奇。原來來大的棋子是用磁石做的，所以有磁性，能互相吸引碰擊，只是漢武帝不懂這個道理罷了。

【指南針的發明】
古代民間常用薄鐵葉剪裁成魚形，魚的腹部略下凹，像一隻小船，磁化後浮在水面，就能指南北。當時以此做為一種游戲。東晉的崔豹在《古今注》中曾提到這種「指南魚」。

北宋時，曾公亮在《武經總要》載有製作和使用指南魚的的方法：「用薄鐵葉剪裁，長二寸，闊五分，首尾銳如魚型，置炭火中燒之，侯通赤，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，魚在水面，令浮，其首常向午也。」這是一種人工磁化的方法，它利用地球磁場使鐵片磁化。即把燒紅的鐵片放置在子午線的方向上。燒紅的鐵片內部分子處於比較活動的狀態，使鐵分子順著地球磁場方向排列，達到磁化的目的。蘸入水中，可把這種排列較快地固定下來，而魚尾略向下傾斜可增大磁化程度。人工磁化方法的發明，對指南針的應用和發展起了巨大的作用。在磁學和地磁學的發展史上也是一件大事。北宋的沈括在《夢溪筆談》中提到另一種人工磁化的方法：「方家以磁石摩針鋒，則能指南。」按沈括的說法，當時的技術人員用磁石去摩擦縫衣針，就能使針帶上磁性。從現在的觀點來看，這是一種利用天然磁石的磁場作用，使鋼針內部磁疇的排列趨於某一方向，從而使鋼針顯示出磁性的方法。這種方法比地磁法簡單，而且磁化效果比地磁法好，摩擦法的發明不但世界最早，而且為有實用價值的磁指向器的出現，創造了條件。

《夢溪筆談》是沈括(1031—1095年)所著的有關我國古代科學技術的著作，書中談到磁學和指南針的一些問題。他在《夢溪筆談》的補筆談中談到了摩擦法磁化時產生的各種現象：「以磁石摩針鋒，則銳處常指南，亦有指北者，恐石性亦不……，南北相反，理應有異，未深考耳。」這是說，用磁石去摩擦縫衣針後，針鋒有時指南，也有時指北。從現在的觀點來看，磁石都有n和s兩個極，磁化時縫衣針針鋒的方位不同，則磁化後的指向也就不同。但沈括並不知道這個道理，他真實的記錄了這個現象並坦白承認自己沒有做深入思考。以期望後人能進一步探討。

關於磁針的裝置方法，沈括介紹了四種方法：
1.水浮法——將磁針上穿幾根燈心草浮在水面，就可以指示方向。
2.碗唇旋定法——將磁針擱在碗口邊緣，磁針可以旋轉，指示方向。
3.指甲旋定法——把磁針擱在手指甲上面由於指甲面光滑，磁針可以旋轉自如，指示方向。
4.縷懸法——在磁針中部塗一些蠟，粘一根蠶絲，掛在沒有風的地方，就可以指示方向了。

沈括還對四種方法做了比較，他指出，水浮法的最大缺點，水面容易晃動影響測量結果。碗唇旋定法和指甲旋定法，由於摩擦力小，轉動很靈活，但容易掉落。沈括比較推重的是縷懸法，他認為這是比較理想而又切實可行的方法。事實上沈括指出的四種方法已經歸納了迄今為止指南針裝置的兩大體系——水針和旱針。

南宋陳元靚在《事林廣記》中介紹了另一類指南魚和指南龜的製作方法。這種指南魚與《武經總要》一書記載的不一樣，是用木頭刻成魚形，有手指那麼大，木魚腹中置入一塊天然磁鐵，磁鐵的s極指向魚頭，用蠟封好後，從魚口插入一根針，就成為指南魚。將其浮於水面，魚頭指南，這也是水針的一類。

指南龜是當時流行的一種新裝置，將一塊天然磁石放置在木刻龜的腹內，在木龜腹下方挖一光滑的小孔，對准並放置在直立於木板上的頂端尖滑的竹釘上，這樣木龜就被放置在一個固定的、可以自由旋轉的支點上了。由於支點處摩擦力很小，木龜可以自由轉動指南。當時它並沒有用於航海指向，而用於幻術。但是這就是後來出現的旱羅盤的先聲。

指南龜發明年代不晚於1325年。木塊刻成龜型，龜腹部中心嵌以磁體，木龜安放在尖狀立拄上，靜止時首尾分指南北。

【羅盤定位】
要確定方向除了指南針之外，還需要有方位盤相配合。最初使用指南針時，可能沒有固定的方位盤，隨著測方位的需要，出現了磁針和方位盤一體的羅盤。羅盤有堪輿用的羅經盤和水羅盤、旱羅盤。

方位盤仍是二十四向，但是盤式已經由方形演變成圓形。這樣一來只要看一看磁針在方位盤上的位置，就能斷定出方位來。南宋時，曾三異在《因話錄》中記載了有關這方面的文獻：「地螺或有子午正針，或用子午丙壬間縫針。」這是有關羅經盤最早的文獻記載。文獻中所說的「地螺」，就是地羅，也就是羅經盤。文獻中已經把磁偏角的知識應用到羅盤上。這種羅盤不僅有子午針（確定地磁場南北極方向的磁針），還有子午丙壬間縫針（用日影確定的地理南北極方向）這兩個方向之間的夾角，就是磁偏角。

盤面周圍刻二十四方位，內中盛水，磁針橫穿燈草，浮於水面。

現在人們已經知道，地球的兩個磁極和地理的南北極只是接近，並不重合。磁針指向的是地球磁極而不是地理的南北極，這樣磁針指的就不是正南、正北方向而略有偏差，這個角度就叫磁偏角。又因為地球近似球形，所以磁針指向磁極時必向下傾斜，和水平方向有一個夾角，這個夾角稱為磁傾角。不同地點的磁偏角和磁傾角都不相同。成書於北宋的《武經總要》在談到用地磁法製造指南針時，就注意利用了磁傾角。沈括在《夢溪筆談》談到指南針不全指南，常微偏東。指出了磁偏角的存在。磁偏角和磁傾角的發現使指南針的指向更加准確。

【磁性質的應用】
指南針一經發明很快就被應用到軍事、生產、日常生活、地形測量等方面，特別是航海上。指南針在航海上的應用有一個逐漸發展過程。成書年代略晚於《夢溪筆談》的《萍洲可談》中記有：「舟師識地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦則觀指南針。」這是世界航海史上最早使用指南針的記載。文中指出，當時只在日月星辰見不到的時候才使用指南針，可見指南針剛開始使用時，使用還不熟練。二十幾年後，許兢的《宣和奉使高麗圖經》也有類似的記載：「惟視星斗前邁，若晦冥則用指南浮針，以揆南北。」到了元代，指南針一躍而成海上指航的最重要的儀器了。不論晝夜晴陰都用指南針導航了。而且還編制出使用羅盤導航，在不同航行地點指南針針位的連線圖，叫做「針路」。船行到某處，採用何針位方向，一路航線都一一標識明白，作為航行的依據。

指南針的發明是古代先民對磁現象的觀察和研究的結果。古代先民對磁現象的觀察和研究的過程中，進一步了解了磁的性質，並試圖更多地應用這些性質。傳說秦始皇修建阿房宮時，有一宮門是用磁鐵製造的。如果刺客帶劍而過，立刻會被吸住，被衛兵當場捕獲。這樣的故事還很多，《晉書.馬隆傳》記載馬隆率兵西進甘、陝一帶，在敵人必經的狹窄道路兩旁，堆放磁石。穿著鐵甲的敵兵路過時，被牢牢吸住，不能動彈了。馬隆的士兵穿犀甲，磁石對他們沒有什麼作用，可自由行動。敵人以為神兵，不戰而退。東漢的《異物志》記載了在南海諸島周圍有一些暗礁淺灘含有磁石，磁石經常把「以鐵葉錮之」的船吸住，使其難以脫身。

魏晉南北朝時，我國先民對磁石的性質已有了很多認識。就連當時的詩人曹植在矯志詩中也用了「磁石引鐵，於金不連。」的句子。可見他也了解磁石的性質。南北朝梁代的陶弘景在《名醫別錄》中提出了磁力測量的方法，他指出：優良磁石出產在南方，磁性很強，能吸引三、四根鐵針，使幾根針首尾相連掛在磁石上。磁性更強的磁石，能吸引十多根鐵針，甚至能吸住一、二斤刀器。陶弘景不僅提出了磁性有強弱之分，而且指出了測量方法。這可能是世界上有關磁力測量的最早記載。

我國先民對磁石的性質的研究和認識是指南針發明和發展的基礎。

指南針在古代主要被堪輿家們用於相宅相墓，同時也被用於航海及其他。正是這後者對人類社會進步發揮了巨大作用，因而指南針才得以躋身於古代四大發明的行列。我國典籍記載指南針用於航海，始於宋代朱彧1119年寫的《萍洲可談》，書中寫道：「舟師識地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦觀指南針。」之後，類似的文獻層出不窮，這表明在航海活動中，指南針普及得相當快。這一發明後來經阿拉伯傳入歐洲，對歐洲的航海業乃至整個人類社會的文明進程，都產生了巨大影響。

【電子指南針】
指南針是一個重要的導航工具，甚至在gps中也會用到。電子指南針將替代舊的針式指南針或羅盤指南針，因為電子指南針全採用固態的元件，還可以簡單地和其他電子系統介面。

電子指南針系統中磁場感測器的磁阻（mr）技術是最佳的解決方法，和現在很多電子指南針還在使用的磁通量閘門感測器相比較，mr技術不需要繞線圈而且可以用ic生產過程（ic-like process）生產，是一個更值得使用的解決方案。由於mr有高靈敏度，它甚至比這個應用范圍中的霍爾元件更好。

【為什麼叫指南針？】

就是因為這東西用來指南的。況且，最早在戰國時期《韓非子》一書中，就記載了現在稱為指南針的原型——司南，「先王立司南以端朝夕」；並在東漢王充《論衡》中便記述了司南的具體形制，「司南之杓，投之於地，其柢指南」。

且，指南針不但最早為中國發明，並隨後演變成羅盤並應用於航海事業上。北宋朱彧所著《坪洲可談》一書中，最早記載了航海中使用指南針的情況，「舟師識地理，夜則觀星，晝則觀日，隱晦觀指南針」。其後，南宋福建路市舶司(當時管理對外貿易的政府機關)提舉趙汝適在所著《諸蕃志》中提到，「舟舶來往，惟以指南針為則，晝夜守視惟謹，毫釐之差，勝似系焉」。

就在這一時期(北宋末南宋初，約為1180年左右)，中國的指南針(或者說羅盤)通過阿拉伯商人傳入歐洲。此後，羅盤在世界航海事業上被廣泛應用，因此才有15世紀-16世紀歐洲人的世界地理大發現。這一切，按照中國官方的歷史教科書來看，由於這一淵源關系，歐洲人的指南針亦是應來「指南」。

後來查了一下大英網路全書和中國大網路全書中的指南針詞條，才發現事情遠非「指南」一說這么簡單。

在大英網路全書中，有兩個不同的詞條來解釋：

第一個詞條為「direction determinants」，即方向指定儀器，解釋如下：「中國古代四大發明之一，有磁指南和機械指南兩種，磁指南發明於公元前3世紀，稱為『司南』……機械指南儀器為指南車，約在3世紀發明……」

第二個詞條為「compass」，譯為「羅盤」，即通常意義上用於航海的指南針。解釋如下：「航海或勘測時在地球上使用的基本測向儀器，……最老、最常用的羅盤為磁羅盤，……12世紀，顯然中國和歐洲的航海家都各自發現，一塊天然磁石，一種自然界存在的磁性礦石，漂在水中木棒上時總是指向北極星方向……」

兩個詞條其實是對指南針作了區分。一種是在陸地上、較簡單的指南儀器，源於中國司南(也應該僅僅使用於出產在中國的指南針)，另一種是用於航海和勘測上、較專業的指北儀器，歐洲和中國同時出現，無先後之分。

分歧就這么出來了，對比這兩個詞條，發現大英網路全書似乎把「中國是最早發明指南針」這一說法完全給推倒了，因為在歐洲歷史上，羅盤才是真正的「指南針」，並在歐洲人發現新大陸、爭霸海權和開拓殖民地等近現代歷史的決定性事件中，與火炮和航海術一樣扮演了功不可沒的角色。對「中國古老的指南針」不但否定，而且用了兩個不同的詞條加以區分。
在中國大網路全書中，也有指南針和羅盤(磁羅盤)兩個詞條，但不論是對指南針的解釋，還是對羅盤的解釋，都最終追溯了到戰國的「司南」，這兩種不同的指向儀器是同源關系，而沒有像歐洲觀念中區分的如此涇渭分明。

因此，康熙的說法和佩雷菲特對其的嘲笑便有了答案——顯然，康熙認同指南針和羅盤同出一源，用來指南，而作者佩雷菲特則按西方人的觀念，認為指南針顯然應該是羅盤；佩雷菲特則認為，羅盤是歐洲人自己發明的，與中國的「司南」沒有必然聯系，羅盤用來指北，而中國的司南則用來指南。這似乎是一種不同文化背景上的誤解。當然，羅盤和「司南」到底什麼關系，現在還是各有各的說法。

此外，佩雷菲特對康熙固執地認為指南針用來指南作了解釋。他認為，康熙之所以認為指南針用來指南，是因為在中國古代文化中，南是四個方位中最尊貴的方位，皇帝的御座、宮殿、陵墓，寺廟，甚至紫禁城，一切尊貴的建築物都朝向南方。他繼續寫道，「雖然皇帝是來自北方的滿人，他的論據卻是始料不及的：『在北方，一切活動在凋萎，在衰亡。吸引磁針的力量怎麼可能來自北方呢？』……『力量、精氣和繁榮都在南方』」。

聽佩雷菲特一說，似乎也不無道理。但，中國史書上對司南的記述確實為「其柢指南」，並沒有因為後來「南」變成了一種皇帝尊貴的象徵才改的方向。這位曾先後六次訪問中國的法蘭西學院院士，用這種說法來解釋康熙認為指南針指南是合理的這一固執的想法，到底算是對中國文化的理解，還是誤解呢？

到現在來說，中國人認為指南針指南，歐洲人認為指南針指北，皆合理。因為現在的指南針為棱形，指針兩頭均衡，並非如「司南」只有一個杓柄，指南指北之爭，似乎徒費口舌。

【指南針的發展史】
指南針也叫羅盤針，是我國古代發明的利用磁石指極性製成的指南儀器。因此，介紹司南必須從磁石說起。

磁石通常稱為「吸鐵石」，它把許多鐵屑緊緊吸在一起，就象一個慈祥的母親吸引自己的孩子，所以人們稱它為「慈石」。
磁石吸鐵是因為每塊磁石兩頭都有不同的磁極，一頭叫正極，另一頭叫負極。人類居住的地球也是一塊天然大磁鐵，地球的南北兩頭也有不同的磁極，地球的北極是負磁極，地球南極為正磁極。根據同性磁極相排斥，異性磁極相吸引的原理，拿一根可以自由轉動的磁針，無論站在地球的什麼地方，它的正極總是指北，負極總是指南。

戰國時期，人們利用磁石指示南北的特性製成了指南工具——司南。但是，戰國時期的司南是什麼樣子無法考證。《中國歷史》課本插圖——「司南」，是根據中國歷史博物館展品「漢代司南模型」繪制的。這個模型是後人根據史書記載以及地下出土的漢代地盤實物製成的。地盤是青銅做成的，內圓外方，中心圓面磨得非常光滑，以保證勺體指示方向的准確性。中心圓外圍依次布列八卦、天干、地支和二十八宿，共計二十四個方位。地盤中心的小勺是用整塊的天然磁鐵磨成的，磁鐵的正極磨成司南的長柄，勺頭底部是半球面，非常光滑。使用時先把地盤放平，再把司南放在地盤中間，用手撥動勺柄，使它轉動，等到司南停下來，勺柄所指方向就是南方。這種勺形司南直到八世紀時仍在應用。

到了宋代，勞動人民掌握了製造人工磁體的技術，又製造了指南魚。指南魚是把薄鋼片剪成魚形，長二寸，寬五分，魚的肚皮部分凹下去，使魚象船一樣能浮在水面上。然後把魚和天然磁鐵放在一起，由於磁體的吸力，鋼片受磁感應也具有磁性。這種人工傳磁方法製成的指南魚比使用司南方便多了，只要有一碗水，把指南魚放在水面上就能辨別方向了。經過長期的改進，人們又把鋼針在天然磁體上磨擦，鋼針也有了磁性。這種經過人工傳磁的鋼針可以說是正式的指南針了。沈括在他的《夢溪筆談》中提到他對指南針的用法做過四種試驗，即水浮法、縷懸法、指甲法和碗唇法。「水浮法」是把指南針放在有水的碗里，使它浮在水面上，指示方向。「縷懸法」就是在磁針中部塗上一些蠟，上面粘一根絲線，把絲線懸在木架上，針下安放一個標有方位的圓盤，靜止時鋼針就指示南北。「指甲法」就是把鋼針放在手指甲面上，輕輕轉動，由於手指甲的光滑，磁針就和司南一樣也能發生指南作用。「碗唇法」是把磁針放在光滑的碗邊上，轉動磁什，便和指甲法一樣發生指南作用。沈括經過精密的觀察實驗，還發現磁針指示的方向並不是正南正北，而是微偏西北和東南，這種發現在科學上叫磁偏角。

2. 指南針是我國四大發明之一,它是用來指示方向的,它指的方向是

（1）指南針是我國古代四大發明之一，它是用來指示方向的，所以選項A正確； （2）回0除以任何不是0的數答都得0．此說法正確； （3）二月，閏年時有29天，平年時有28天，不存在30天的情況，選項C的說法是錯誤的； 故選：C．

3. 指南車為誰發明

指南車

指南車，又稱司南車，是中國古代用來指示方向的一種機械裝置。它利用差速齒輪原理，它與指南針利用地磁效應不同，它是利用齒輪傳動系統，根據車輪的轉動，由車上木人指示方向。不論車子轉向何方，木人的手始終指向南方，「車雖回運而手常指南」。

原理介紹

指南車與司南、指南針等相比在指南的原理上截然不同。它是一種雙輪獨轅車。車上立有一個木人，一手伸臂直指，只要在車開始移動前，根據天象將木人的手指向南方，以後不管車向東還是向西轉，由於車內有一種能夠自動離合的齒輪系定向裝置，木人的手臂始終指向南方。

記載文獻

謂黃帝作。晉崔豹《古今注》卷上：「大駕指南車，起黃帝與蚩尤戰於涿鹿之野。蚩尤作大霧，兵士皆迷。於是作指南車以示四方，遂擒蚩尤而即帝位。」
謂風後作。《太平御覽》卷十五引《志林》：「黃帝與蚩尤戰於涿鹿之野。蚩尤作大霧彌三日，軍人皆惑。黃帝乃令風後法斗機，作指南車，以別四方，遂擒蚩尤。」
謂玄女作。《事物紀原》卷二引《黃帝內傳》 ：「玄女為帝制司南車，當其前。」 謂周公作。《太平御覽》卷七七五引《鬼穀子》：肅慎氏獻白雉於文王。還，恐迷路問，周公因作指南車以送之。

詳細解釋

我國古代用來指示方向的車。相傳黃帝與蚩尤戰於涿鹿之野蚩尤作大霧兵士皆迷。黃帝作指南車以示四方遂擒蚩尤。又周初越裳氏來貢使者迷其歸路周公賜以軿車皆為司南之制。後東漢張衡﹑三國魏馬鈞﹑南朝齊祖沖之皆有造指南車之事。唐元和中典作官金公立曾上指南車﹑記里鼓。宋天聖五年燕肅又創意造車大觀元年吳德隆亦獻制車之法。自晉代以後皇帝車駕鹵簿多用指南車為前導。宋岳珂《愧郯錄·指南記里鼓車》記其形制甚詳。參閱晉崔豹《古今注·輿服》﹑《晉書·輿服志》﹑《宋書·禮志五》﹑《宋史·輿服志一》。

歷史

相傳早在5000多年前，黃帝時代就已經發明了指南車，當時黃帝曾憑著它在大霧彌漫的戰場上指示方向，戰勝了蚩尤。西周初期，當時南方的越棠氏人因回國迷路，周公就用指南車護送越棠氏使臣回國。三國馬鈞所造的指南車除用齒輪傳動外，還有自動離合裝置，是利用齒輪傳動系統和離合裝置來指示方向。在特定條件下，車子轉向時木人手臂仍指南。在技術上又勝記里鼓車一籌。

據考證，三國魏馬鈞於青龍3年（235年）創造指南車，雖有記載，但造法失傳。東晉安帝義熙十三年（417年），劉裕北伐進兵長安，後秦姚興使令狐生製造指南車。北魏的郭善明也曾研發過，未成，扶風人馬岳又造，垂成，善明鴆殺之。南朝的祖沖之又發明一次，《南齊書•祖沖之傳》：「初，宋武平關中，得姚興指南車，有外形而無機巧，每行，使人於內轉之。升明中，太祖輔政，使沖之追修古法。沖之改造銅機，圓轉不窮，而司方如一，馬鈞以來未有也。」《宋史•輿服志》對指南車的機械結構，作了比較具體的記述，此車僅用為帝王出行的儀仗。宋、金兩朝的燕肅與吳德仁等科學家都研製出指南車，但之後又失傳了。《宋史·輿服志》對其機械構造有具體記載
。宋代造法有天聖五年（1027）燕肅所獻傳統做法和大觀元年（1107)內侍省吳德仁所獻車制兩種。指南車的創造標志著中國古代在齒輪傳動和離合器的應用上已取得很大成就。指南車是古代一種指示方向的車輛，也是古代帝王出門時，作為儀仗的車輛之一，以顯示皇權的威武與豪華。

發明

指南車的發明，最早的記錄還得從5000年前黃帝大戰蚩尤的傳說說起。據說黃帝和蚩尤作戰三年，進行了72次交鋒，都未能取得勝利。在一次大戰中，蚩尤在眼看就要失敗的時候，請來風伯雨師，呼風喚雨，給黃帝軍隊的進攻造成困難。黃帝也急忙請來天上一位名叫旱魃的女神，施展法術，制止了風雨，才使得軍隊得以繼續前進。這時詭計多端的蚩尤又放出大霧，霎時四野彌漫，使黃帝的軍隊迷失前進的方向。黃帝十分著急，只好命令軍隊停止前進，原地不動。並馬上召集大臣們商討對策。應龍、常先、大鴻、力牧等大臣都到齊了，唯獨不見風後。有人懷疑風後是不是被蚩尤殺害了。黃帝立即派人四下尋找，可是找了很長時間，仍不見風後的蹤影，黃帝只好親自去找。當黃帝來到戰場上時，只見風後獨自一人在戰車上睡覺。黃帝生氣地說：「什麼時候，你怎麼在這里睡覺？」風後慢騰騰地坐起來說：「我哪裡是在睡覺，我是正在想辦法。」接著，他用手向天上一指，對黃帝說：「你看，為什麼天上的北斗星，斗轉而柄不轉呢?臣聽人說過，伯高在採石煉銅的過程中，發現過一種磁石，能將鐵吸住。我們能不能根據北斗星的原理，製造一種會指方向的東西，有了這種東西就不怕迷失方向了。」黃帝把風後的這個想法告訴眾臣，大家議論了一番，都認為這是一個好辦法。然後，就由風後設計，大家動手製作。經過幾天幾夜奮戰，終於造出了一個能指引方向的儀器。風後把它安裝在一輛戰車上，車上安裝了一個假人，伸手指著南方。然後告訴所有的軍隊，打仗時一旦被大霧迷住，只要一看指南車上的假人指著什麼方向，馬上就可辨認出東南西北。

不過其後又有歷史典籍顯示三國時馬鈞是第一個成功地製造指南車的人。《宋史·輿服志》則詳細地記載了燕肅和吳德仁所造指南車的結構和技術規范，成為世界史上最寶貴的工程學文獻。

製法

燕肅的指南車是一輛雙輪獨轅車，車上立一木人，伸臂指南。車中，除兩個沿地面滾動的足輪(即車輪)外，尚有大小不同的7個齒輪。《宋史·輿服志》分別記載了這些齒輪的直徑或圓周以及其中一些齒輪的齒距與齒數。由齒數、轉動數，並保證木人指南的目的，可見古人掌握了關於齒輪匹配的力學知識和控制齒輪離合的方法。車輪轉動，帶動附於其上的垂直齒輪
(稱「附輪」或「附立足子輪」) ，該附輪又使與其嚙合的小平輪轉動，小平輪帶動中心大平輪。指南木人的立軸就裝在大平輪中心。當車轉彎時，車轅會自動控制車上的離合裝置，即竹繩、滑輪(分別居於車左或車右的小輪)
和鐵墜子，就可以控制大平輪的轉動，從而使木人指向不變，

例如，當車向右轉彎，則其前轅(車把的前端,人手拖車的地方)向右，後轅(車把的尾端,和前轅之間有釘子釘住,好像蹺蹺板一樣)必向左。後轅連接兩根竹繩，這兩根竹繩分別繞過兩個處與同一水平面上的滑輪（滑輪在左右小平輪之上），綁定在左右小平輪的軸上。此時後轅向左移動，通過竹繩和滑輪,把右小平輪拉起，從而與大平輪嚙合，大平輪就隨右小平輪而逆轉。同時拉左小平輪的竹繩鬆弛，以致左小平輪受重力影響而下落，從而與大平輪脫離開（其實左右兩個小平輪在車直走的時候都是出於大平輪下面，與大平輪分開，而現在的左小平輪距離大平輪更往下了）。這樣一來，車往右轉，左小平輪沒用，右小平輪使大平輪向左轉。由於各個齒輪匹配合理，車輪轉向的弧度與大平輪逆轉弧度相同，故木人指向不變。

其後，吳德仁鑒於燕肅所制的指南車不能轉大彎，否則指向就失靈這一大缺點，重新設計製作指南車。吳德仁指南車基本原理與燕肅一致，只是在附設裝置方面較為復雜。他的車分上下兩層。上層除木人指南外，繞木人還有二隻龜、四隻鶴和四個童子。上層13個相互嚙合的齒輪就是為它們設的。下層的齒輪裝置與結構如前所述，是他發明了繩輪離合裝置，以保證車轉大彎也不影響木人指向。

現代指南車

春秋時代的指南車，這些都是現代人記憶中的東西。在蘇州古代天文計時儀器研究所，筆者重新看到了這些東西。陳凱歌所長興奮地介紹了仿製過程。

陳所長應廣東科技館的要求改進製作了「指南車」，這輛車全部用紅木製作而成，車身的雕刻十分細膩傳神。另外，它還融入了現代技術，用激光來標示南方。他說，這樣就更能激發觀眾的興趣。車高2米多，上面的小人手指南方，當車轉動時，車內齒輪一同轉動，使得小人的手永遠指向南方。

4. 這就是我國祖先發明的世界上最早的指示方向的儀器，那麼這個儀器的名稱叫什麼

司南
司南是我國春秋戰國時代發明的一種最早的指示南北方向的指南器，還不是指南針。

早在兩千多年前漢（公元前206－公元220年），中國人就發現山上的一種石頭具有吸鐵的神奇特性，並發現一種長條的石頭能指南北，他們管這種石頭叫做磁石。古代的能工巧匠把磁石打磨鑿雕成一個勺形，磁石的南極（S極)磨成長柄，放在青銅製成的光滑如鏡的底盤上，再鑄上方向性的刻紋。這個磁勺在底盤上停止轉動時，勺柄指的方向就是正南，勺口指的方向就是正北，這就是我國祖先發明的世界上最早的指示方向的儀器，叫做司南。
（
司南的「司」就是「指」的意思。

根據春秋戰國時期的《韓非子》書中和東漢時期思想家王充寫的《論衡》書中的記載，以及現代科學考石學家的考證和所制的司南模型，說明司南是利用天然磁石（古代稱慈石，用慈愛來描述磁石吸鐵現象）製成湯勺形，由其勺柄指示南方。而在春秋戰國時期的《管子》書中和《山海經》書中便有了關於慈石的記載，而在這一時期的《鬼穀子》書中和《呂氏春秋》書中還進一步有了慈石吸鐵的記載。這可以說是古代最早的磁指南器，現在北京的中國歷史博物館和其他地方的許多博物館都有司南的模型展出。這里要指出關於指南車的問題，歷史上傳說黃帝（約公元前47世紀）和西周周公（約公元前21世紀）曾製造和使用指南車，但是經過後來的文獻考證和模型製作試驗，都已證明指南車與指南針沒有關系，漢代以後
的指南車是依靠機械結構，而不是依靠磁性指南的。現在北京的中國歷史博物館中也有指南車的模型展出。

5. 在古代中國人很早就發現了什麼具有🈯️示方向的性質

在古代中國人很早就發現了什麼具有🈯️示方向的性質？

答：磁石 古人根據磁石的這個性質發明了指南針。

6. 指南針是用來指示方向的，它是我國古代四大發明之一．___．（判斷對錯）

指南針是用來指示方向的，指南針是我國古代四大發明之一，
所以原題說法正確．
故答案為：√．

7. 早在什麼時期中國人就發明了世界上最早的指向儀器什麼

司南
司南是我國春秋戰國時代發明的一種最早的指示南北方向的指南器版,還不是指南針.
早在兩千權多年前漢（公元前206－公元220年）,中國人就發現山上的一種石頭具有吸鐵的神奇特性,並發現一種長條的石頭能指南北,他們管這種石頭叫做磁石.古代的能工巧匠把磁石打磨鑿雕成一個勺形,磁石的南極（S極)磨成長柄,放在青銅製成的光滑如鏡的底盤上,再鑄上方向性的刻紋.這個磁勺在底盤上停止轉動時,勺柄指的方向就是正南,勺口指的方向就是正北,這就是我國祖先發明的世界上最早的指示方向的儀器,叫做司南.

8. 早在兩千多年前我們的祖先就用磁石製造了指示方向的儀器後來又發明了什麼什麼

辨認方向，，，司南，，指南針，，，，對

9. 中國四大發明「指南針」的發明人

指南針沒有具體的發明者 中國先民已用天然磁石製成指示方向的司南之勺。三國魏時，馬鈞利用版磁鐵和差速齒輪權製造了能指示方向的機械裝置——指南車。宋代科學家沈括在其《夢溪筆談》中記載了製作指向用的磁針的方法。後來，又發展成磁針和方位盤聯成一體的羅盤。