正如他在書中所說:“但從西納儀器到指南針有過幾次技術上的轉變，分別發生在魏晉南北朝到唐代。”他的結論沒有多少材料支持。但這個結論大體上是正確的。潘繼興先生和李約瑟先生壹樣，把“蝌蚪、青蛙、青蛙”這幾個字放在崔寶的《古今筆記》裏，壹個吊針，壹個玄魚。作為從勺子到針頭的過渡。他說:“空中的磁針和方位盤的結合，在晉南北朝時就已經使用，真正起到了導向作用，從而實現了李約瑟先生所說的從勺到針的轉變。”在同壹本書裏，潘繼興先生還對水羅盤的外觀做了壹個判斷。他說:“有證據表明，公元9世紀唐朝的堪輿羅盤的制造者已經邁出了這決定性的壹步。”在同壹頁上，他再次強調:“晉南北朝開始改進新浪的技術，但到了唐末，完成了新浪向指南針的轉變。北宋人享受這些科技成果，並將其發揚光大。這應該是歷史發展脈絡。”進壹步闡述了指南針的發展。潘繼興在李約瑟先生研究的基礎上，吸收了王振鐸先生的壹些觀點，重新界定了指南針發明的時間和過程。雖然還存在壹些不足，但從整體上看，這是科技史上的壹個進步。還有壹些學者，要麽在沒有新材料，要麽缺乏材料的情況下做出驚人的結論，基於某壹條材料做出新的結論，但總的來說，未能說服所有人，影響力不大。“而指南針的起源在唐代。不管這個論斷是否正確，僅憑這份材料是不可能得出這樣的論斷的。[4]
第三個觀點
在成都民間收藏家的收藏中，發現了壹件極具學術研究價值的玉(石)器皿。它由七塊玉(石)板組成，正面有圖形，背面有古文字。特別是在第四塊玉(石)板的中間，有壹個圓形的圖案，上面放了壹個類似於半個“土”的東西。這個“地球”的頂端(北極)是壹個直徑4厘米的小洞，洞內插著壹個玉(石)羅盤，圓形圖案上有“東”、“南”、“西”、“北”四個古字。根據現有學科的專業知識分析，這四個古文字與我們今天在地質填圖中使用的指南針中的方位字“東”、“南”、“西”、“北”相同，但另外三個“南”、“西”、“北”字與甲骨文不同。在三星堆的玉(石)上發現指南針非常重要，指南針最早出現在春秋戰國時期的觀點將被徹底推翻。三星堆玉(石)上指南針的發現，將中國指南針的發現歷史推至伏羲時代。三星堆發現的指南針是玉(石)的，不會轉。這是象征性的。[5]
早期正式編輯
在中國的方位文化中，經歷了三個階段，即天文方法定位，磁法制作Sina，最後從Sina進化到指南針，隨之而來的是方位測定技術的不斷進步。[4]
指南針
新浪是最早的磁導。被稱為“新浪”，
圖1 ——新浪模型(王振鐸修復)
圖1 ——新浪模型(王振鐸修復)
始於戰國時期(公元前475年-公元前221年)，止於唐朝(公元618-907年)。因為新浪的古意壹直在不斷演變，與壹系列古代發明結下了不解之緣。[1]
最早記載新浪的文獻是《鬼谷子》，其中寫道:“鄭人取玉，必載新浪之車，因其不惑。”從《鬼谷子》中的記載可以看出，鄭人為了避免迷路，必須帶著司南壹起“取玉”。
在對新浪的提及中，王沖的賬號最為重要。他明確指出:“新浪的鏟子，扔到地上，就是它的向導。”“勺子”指的是勺子。新浪用這個“向導”表現應該是壹個有磁性的導演。不過這裏的“地”指的是古代機械盤中的“遺址”。機械盤發明於秦漢時期，用於遊戲或占蔔。遺址周圍有24個方位，中央刻有北鬥七星的符號。根據這些記載，我國現代著名科技史家、文物復制專家王振鐸成功復原了漢代的新浪(如圖1)。
圖1新浪模型(王振鐸復原)勺形新浪尚未出土。
圖2-蘇黎世裏堡博物館的漢代畫像石
圖2-蘇黎世裏堡博物館的漢代畫像石
但漢代畫像石上有類似新浪的勺形圖像的圖片(如圖2)，可見王充的記載應該是可信的。在這座石像中，我們可以看到畫面主體是正在表演的魔術師和雜技演員，上面壹行人是貴族觀眾。右上角小方塊上有壹把疑似新浪的長柄勺子(見圖外小插圖)，壹個人正跪著觀察。
圖2蘇黎世裏特堡博物館漢代畫像石(此圖引自李約瑟《中國科學技術史·物理學卷》)。從留下的材料來看，用磁鐵指向極性的SiNa，是最早的磁性指向器形式。[6]
磁定向儀的出現，使人們從觀察天體的被動定向轉變為利用地磁的主動定向。人類最早的磁鐵定向裝置是用天然條形磁鐵制成的Sina，在我國戰國末期(前三世紀)的漢代進壹步發展。思南儀的出現具有重大的歷史意義，因為它是壹種基於與天文定向原理完全不同的磁力原理的新型導向裝置。它可以在任何天氣條件下晝夜工作，快速指出方向，並且易於操作和攜帶。[4]
最初，“司南”指的是陰影測量的地表極點。比如《韓非子》裏說“所以，王力新浪第壹，只爭朝夕。”“早晚落得”的意思是正好東西，引申為確定東西南北的方向。“李四納”來源於商代甲骨文中的“李忠”和戰國時期的“李明吉”。他們兩個都打算設置壹個手表來測量太陽的影子。[1]
磁性勺子
磁勺是由天然磁鐵制成的勺狀導向器。它被發現的時候，形狀是北鬥七星，名字叫“新浪”。至少有四種記載可以推斷為磁勺:《鬼谷子》、《論衡》、《玄蘭賦》、《飄賦》。宋代《禮記》引用鬼谷子的話說:“鄭人取玉，必載司南，因其不惑。”《鬼谷子謀篇》最晚成書於西漢，可能是先秦時期。“鄭人取玉，必背司南”的傳說，暗示了磁勺與玉石業的聯系。難加工的磁勺應該是玉工的傑作。
東漢王充《論石亨英篇》說:“司南的勺子，丟在地上就是個引子。”句子中的單詞“land”壹般被解釋為“site”或者單詞“pool”可能被拼錯。這句話應該解釋為:勺形的新浪，放在“現場”(或放入裝有適量液體(如水銀)的容器中)，它的勺柄會自動指向南方。
此後，梁元帝蕭藝寫下《玄蘭賦》:“看靈武之占，看司南之離。”唐趙薇《亂世佳人》曰:“飲酒則異於北(北鬥)；如果玩的好，學校新浪覺得還可以。”再次介紹SiNa(磁勺)的功能和形狀。
雖然至今沒有找到磁勺的實物，但至少有兩件文物與之相關。第壹，瑞士蘇黎世Rietberg博物館藏有壹塊公元114年的東漢石頭，右上角有壹個人在觀察壹個可能是“新浪勺”的東西。第二件是納智良《玉釋》第壹卷中記載的壹件“思南配”古玉。這塊玉“不超過壹寸長，壹端切成小勺，另壹端切成圓形小碟，中間有十字。”《思南配》制作日期不詳，推測屬唐代。
除了上面提到的手表和磁勺，新浪還有南車、導船、時間漏的別稱。阿津人葛洪在《西京雜記》中提到的“南車”是壹種半自動機械裝置。宋《李樹誌》記載:“晉代有導船。”南朝任芳《風和登景陽山》詩中唱道:“奔鯨吐浪，新浪輕捷。”詩中的司南指的是禦花園池中的導舟，但“導舟”如何航行，至今仍是個謎。唐代大詩人杜甫吟詠“雞”作詩雲:“當空遇亭，武俠漏新浪。”意思是在午夜，詩人剛剛聽到了新浪時間的聲音。[1]
磁針的發明
指南針的發明應該是在很長壹段時間內逐漸完善的結果，不同時期的形式應該以不同的形式出現。到了唐代，堪輿學者的活動相當活躍，他們開始強調方向的選擇，於是尋找壹種比磁勺更方便的指點器就成了當務之急。於是導鐵魚或蝌蚪形的鐵指針和水浮磁針就應運而生了。
生活在唐朝開元年間(713-741)的陜西風水先生邱衍漢，被後世風水先生譽為風水學說中三針(直針、縫針、中針)的最早創始人。明代亞豪科技寧賢王朱權在他的《神奇機器秘籍》中說:“針灸之法，從未傳世，自古有之。”是張(約730-約810)，唐代浙江金華的壹位道士。他的道名是玄真子，寫了十二卷玄真子，還剩下三卷。從這個殘跡中，我知道他對物理相當在行，但我找不到任何與指南針或針法直接相關的記載。但這個符號不禁讓人想起金翠寶寫的《古今筆記》中，蝌蚪被稱為“神秘的針”。它的文字說:“蝦蛄、蝌蚪、神秘針、玄魚，圓圓的，有壹條大尾巴，尾巴掉下來腳就生了。”十世紀時，馬謖的《中國古今筆記》中也有類似的記載。這個記錄似乎從形狀和性能上把磁針的發明和應用與羅盤魚聯系了起來。
關於導盲魚的制作方法，可以在北宋曾公亮等人編纂的《吳京通論》中找到。《吳京》第壹卷第十五年法曰:“以薄鐵葉割之，長二寸，寬五分，頭尾如魚之利。在炭火中燒至紅色。以鐵鍋、鐵鍋魚為初火，以尾右蘸盆。如果沒有尾巴，就停下來，用密集器收集。”這種方法是利用地磁場使鐵片磁化，已知魚形鐵片微微向下傾斜有利於磁化。其實現代科學中所謂的磁傾角的影響已經被發現了。使用時，羅盤魚浮在水面上，符合水浮磁針原理。
浮動磁針的制作方法最早見於北宋沈括的《孟茜筆談》。文章說:“方家可以用磁石來針鋒相對，所以可以引導。”這種由專家在實踐中總結出來的鋼針磁化方法，由沈括在國際上發表，有力地推動了磁針在風水、航海等領域的應用和普及。指南針已經進入實用磁針階段，裝置方法的研究已經提上日程。沈括綜合研究比較了“水漂”法、“指爪”法、“碗唇”法、“掛線”法的優缺點，認為“掛線”法最佳。“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，針就永遠是向導。”現代磁力儀中懸掛的小磁鐵也采用了這種類似的方法。磁針指的精度和西納、指南針不可同日而語，所以磁針的發明很快導致了磁偏角的發現。
管氏地理指五代亂世孟氏釋義第八處，曰:磁針“身輕，指終必呼之氣，地在中，側偏。比起軒轅時代，還在群星之中。”筆者認為軒轅黃帝時代的磁偏角仍然是“天空(天空)”的方向，但當時“針指向脊以隔陰陽，格偏以探亂闖之金牙”。偏轉角由南向東變為15。
由於風水學說的神秘性，中國唐宋時期的風水著作在流傳、增刪中相互影響。從眾多的闞玉早期著作中梳理出磁針、磁偏角、指南針的發明和發現日期並不容易。然而，到了元年(1041)，北宋監國楊奉命編纂的照片墓百科全書《伊原將軍》書中說:“客之選擇，應以四者無分為準。取丙午針時，要在對的地方，在中間，在格內，要直，要正。”這裏明確記載了“丙午針”，即後來的沈括在《孟茜筆談》卷二十四中所說的磁針“常略東，而不全南”。在西方，直到13世紀，磁針才南。當克裏斯托弗·哥倫布(1451—1506)在1429年穿越大西洋時，正式探測到了磁偏角現象。[1]
中國發現了元代浮子羅盤的瓷碗。1959年，遼寧旅順甘井子元代墓葬中出土兩只白釉褐花大碗。碗底畫了兩個同心圓，圈裏並排畫了三個點，中間連線。乍壹看，這個圖形像壹個不規則的“王”，所以它被稱為“王形碗”。碗外底圈的腳有壹根“針”。據科技史家王振鐸先生考證，這種碗就是航海時用來指示方向的針碗。它是這樣使用的:磁針浮在針碗表面，碗內底部的“王”標誌有助於指示方向。先把“王”字裏的窄槽對準船體中心線。如果船體轉向，磁針會與細線形成壹個角度，從而顯示出航向轉移的角度。類似的碗在江蘇丹徒趙霖村的元代地窖和河北磁縣漳河古道的元代沈船中也有發現。[7]
指南針的發明及其向西方的傳播
磁針問世後，用於航海和導航。為了使用方便，便於讀數，磁偏角的發現對指南針的使用技巧提出了更高的要求，方嘉首先通過磁針與表盤的配合創造了新壹代指南針——指南針。但在某些場合，碗中漂浮的磁針仍在使用，所以沈括的《孟茜筆談》(卷二十四)說“水浮搖多”。江蘇、河北、遼寧魯大都曾出土過元代無刻度指南針專用針碗。當船還在使用浮針和針碗的時候，堪輿羅盤遠遠地跑在前面。
考古數據顯示，
張俑與旱羅盤
張俑與旱羅盤
大約在唐末，堪輿學者選擇陵墓采用24向表示法。河浦主持南唐徽州城建設，看風水也用二十四道表示。何溥《靈城要義》《調氣原理·章正戰術》說，“地在四方，坤道、地圖已定。故正子午線為址，內以地之實。”天分為十二分，是第二位。故以壬子丙午為天盤，居外應是應天之空。《九天玄女清囊海蛟經》中《理氣》壹書中有壹段幾乎完全相同的話，作者時間不詳，兩者應該出自同壹出處。
指南針在古代被稱為“螺”、“螺”。南宋曾三聘《銀華錄》(約作於公元1200年)中的《子午針》壹文說:“地螺或有子午針，或中午與子縫壹針。”曾三品是江西臨江撫仙河(今江西西清江)人。距離峽江不遠的江西臨川，於1985年出土了世界上最早的堪輿旱羅盤模型，與《銀花錄》中的記載可以相互印證。1985年5月，江西臨川朱紀南墓(葬於1198)出土了兩個底刻墨書“張”的瓷質侍女。風水先生是“張”[7]的仆人，左手拿著指南針。值得註意的是，羅盤的磁針與水羅盤的磁針有著本質的區別。羅盤中間放大成菱形，菱形中央有壹個明顯的圓孔，清楚地表明這是壹個用軸支撐的幹羅盤。
中國的磁針和指南針先後通過陸路和水路傳到西方，對人類文明的進步產生了巨大的影響。過去，歷史學家認為水中有磁針的水羅盤和指南針壹樣，都是中國發明的，但幹羅盤是歐洲發明的，在16世紀由日本船只傳入中國。現在臨川羅盤證明了旱羅盤的發明權也屬於中國。[1]
初始形狀
磁鐵指的是極性和磁性導向器的初始形狀。
關於磁鐵吸鐵的理解和運用，據說秦宮的磁鐵門可以防止持鐵刃的刺客進入。關於磁鐵吸鐵的現象，有很多記載，如戰國時期魯的《春秋》、西漢的《淮南子》、東漢王充的《論衡》。這些作者都提到了磁鐵吸引鐵的現象，龜甲、琥珀等物體可以吸引壹些輕小的物體。王充指出，這些現象是由“感應”(壹種超距作用的觀點)引起的，但他似乎並不知道感應和磁感應的區別。指南針是由天然磁鐵制成的。要發明指南針，就要研究磁鐵的手指極性。[6]
磁化技術和磁偏現象的描述
北宋時期，磁化技術取得突破，加速了磁性指針的普及，並導致指針形狀的新演變。
曾公亮在《吳要》中提到了壹種新型的磁導器——“羅盤魚”。同時可以看出，制作羅盤魚的關鍵是鐵的磁化。曾公亮的記述是:用薄鐵葉割，兩寸長，五分寬，尖頭如魚。把它們放在炭火上燒，燒紅了，鐵鍋的魚就先上了，尾巴就對了。把它們浸在盆裏，如果沒有尾巴尖就停下來。(卷15)事實上，曾公亮利用地磁場對魚形鐵片進行磁化，是歷史上尋找新磁化技術的突破。但因為使用時要放在水面上，所以鐵片要盡量薄。這也是壹個重要的暗示。
指南針魚的磁性很弱。圓魚頭作為壹種“天生”的缺陷，也限制了它的指向精度。雖然這種簡單的磁化技術使導盲魚的制作變得容易得多，但它的形狀與勺形Sina有類似的缺陷。
同樣，與曾公亮同時代的沈括在《孟茜筆談》中也記載了實用的磁化技術。他寫道:“方家用磁鐵磨針可以導向，但往往略偏東，不全偏南。”(卷24)這種造型通俗簡單，磁化效果相當好。特別是，它產生了另壹個突破，改進了指針的形狀。用針點可以大大提高它的指向精度。這樣新浪就進化成了指南針，這個指南針也更容易普及。毫無疑問，這是磁導子外形最重要的改進。
因為指針的指向精度提高了，人們很快就註意到它所指的方向有時並不是正南，這就是磁偏現象——“然而，它往往是略微偏東，而不是完全偏南”。
事實上，早於沈括的楊在元年(1041)所寫的《冢原總錄》中就已經記載了指南針和磁偏角的存在。他寫道:“匡思無分別，應取丙午針。在它正確的地方，它在中間，它是對的。”(卷1)這裏說的“針”是磁針，而“丙午針”是指磁針靜止時，針指的方位是24個方向的丙位和午位的組合，也就是7°左右。5 。這與沈括的《略東》壹致，但楊的說法更早，描述更準確。
比沈括更晚的寇在《本草》壹書中也提到:“磁石？磨針鋒可以引導妳，但往往是向東，不完全是向南。方法是從新針上取壹縷，用半粒芥菜籽和蠟裝飾針腰。如果它掛在無風的地方，針就會壹直被引導。但往往偏向丙，蓋丙為大火，金受其控制，所以若如此，物理感同。”(第五卷)這段話講了指南針的磁化，磁偏的發現，指南針的豎立，用五行學說簡要說明磁針指向的原因。在這裏，寇用的是“水漂”，這與沈括有些不同。這也說明這個時候的人還在探索造型，壹直在做不同的嘗試。早在晚唐時期，管氏地理就指孟。在這份文件中，我們可以讀到:磁鐵之母，針之鐵。母子的本質是基於感覺和溝通；尷尬的性質，所以復雜，所以完了。體輕徑小，參考就告壹段落。在需要的時候？。從這段話我們可以看出，它記錄的磁偏角從南到東大約是15。這說明地磁偏差的發現可能早於宋代。在另壹份早期文獻中，寫於10世紀下半葉的《九天玄女清囊海角經》中提到了地磁偏差。
與沈括差不多同時期的王法克(福建堪輿學派創始人)也提到了磁偏角。在王維的壹首詩中，他寫道:“針三次顯虛危與南之間之光。”這裏的前壹句話明明指的是天球坐標的南北方向，但是通過觀察地磁羅盤就會發現，南天星“張”的範圍是如此之廣，以至於把兩個磁偏和天球坐標正南的三個“南”方向都包括在內了。所以他參與磁偏角的具體數值還不能完全確定，但對其磁偏角的記錄說明風水大師對磁偏角研究的重視。王只是壹個著名的風水先生，他的主要作品寫於1030-1050年之間。
宋代曾三義在1189寫的《因因詞錄》中提到，地球表面壹定有某個區域，那裏的磁偏角為零。曾三壹的觀點很有見地，事實上確實存在零磁偏角線。即便如此，他也只是做了壹個有價值的猜測。16世紀，明朝人發現各地磁偏角大小不同。直到18世紀才有明確的記錄，磁偏角也是隨時間變化的。[6]
指南針安裝方法和指南針
如何豎立指南針，沈括比較了四種不同的豎立方法:
水越浮越多。手指爪和碗唇都可以給它用，跑的特別快，但是很結實，很滑，容易掉，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。這就是沈括著名的“四大定律”。沈括對前三種方法持否定態度，盡管“水浮”是曾公亮嘗試過的壹種方法。《吳要》記載的用法是“將魚平放於水面，使其漂浮”。所以魚形的鐵片可能中間略凹，這種結構讓鐵魚像船壹樣浮在水面上。宗彜還提出了勃起的方法。他指出:“用針穿過燈中心，浮在水面上，也是壹種引導。”[6]
沈括嘗試了四種安裝指南針的方法。
南宋時期，指南針的豎立有了新的進展。南宋陳在《石林廣記》(寫於1100—1250之間)中描述了兩種圓規，即導魚和導龜。他們可以算是“水針(水羅盤)”和“旱針(旱羅盤)”的開創者。水羅經(又稱浮針羅經)是由吳《景宗要》中的導盲魚發展到《廣濟》中的導盲魚。因為後者是木刻，自然能浮在水面上，似乎也不怕水面晃動。它已經發展成為壹個相對成熟的結構。此後，水針開始流行，經過進壹步改進，將磁針放在壹小塊木頭上，代替木頭上雕刻的魚，更加實用。自然，“導盲魚”的形狀就消失了。《石林廣記》中記載的“導龜”是後世幹旱羅盤的開創者。因為有竹釘支撐，摩擦力小，轉動靈活，所以也受到人們的歡迎。後來人們把它發展成支點支撐式，就成了簡單易用的幹羅盤。1985年5月，江西省臨川縣溫泉鄉朱基南墓出土壹尊名為“張”的俑，高22。2em拿著指南針。這種類似羅盤的磁器結構與宋代的水浮針不同，其菱形針中央有明顯的圓孔，說明采用了樞軸支撐的結構。此墓葬於南宋慶元四年(1198)。可以看出，旱羅盤問世後不久，中國人就把它發展成了支點支撐型。[6]
標簽
幹旱羅盤後來通過阿拉伯傳入歐洲，在歐洲得到發展。歐洲人進壹步改進了這種幹旱羅盤，使用起來非常方便。雖然這壹改進並沒有增加甚至“提高”磁學知識，但對航海產生了積極的影響。換句話說，在發展導航的過程中，磁技術的價值凸顯出來。從磁引力和極性的知識來看，在磁學技術發展的早期，磁學技術對於生產發展和航海、風水活動是有價值的，磁學技術的改進就是圍繞這種需求而發展起來的。隨著磁學技術的發展，人們積累了壹些磁學知識。這個積累過程很慢，當然是因為看似簡單的磁學知識，關系到對地球(球面)磁場的認識。這就使得問題有了壹些復雜性，破解這種復雜性需要時間和壹些天才；同時也期待高水平的精確實驗。
在這些精密的實驗中，磁化技術的兩種方法非常重要。在這些磁化技術的發展過程中，古人所依據的科學原理要麽不為人知，要麽與現代科學原理不壹致。所以古人在黑暗中摸索前進，在經驗的認識中發展。在這些發明中，導向“針”形狀的發明提高了指向精度，且能夠找到磁偏角。針的形狀無疑具有重要意義，促進了對磁性的理解，有利於磁性知識的積累。總的來說，在磁針的演變過程中，不斷改進磁針的形狀是非常重要的。就像汽車發明後，汽車的外觀不斷變化，甚至變化很大，但也是逐漸演變的。磁性指針的交流還包括磁性知識的交流，促進了“磁性”知識的積累和發展。直到近代才開花結果。[6]
指南針向西編輯器
中國的磁針和指南針先後通過陸路和水路傳到西方，對人類文明的進步產生了巨大的影響。歷史學家認為，磁針漂浮在水中的水羅盤與指南針壹脈相承，是中國發明的。1985年江西臨川南宋朱紀南墓出土的“張”小雕像所持有的幹羅盤，證明了幹羅盤的發明權也屬於中國。[1]
雖然GPS廣泛應用於導航、定位、測速、定向，但由於其信號經常被地形和物體阻擋，精度大大降低甚至無法使用。尤其是在高樓林立的城區和植被茂密的林區，GPS信號的有效性只有60%。而且在靜止狀態下，GPS無法給出航向信息。為了彌補這壹不足，可以采用組合導航定位的方法。電子羅盤就是為了滿足用戶的這種需求而設計的。能有效補償GPS信號，保證導航定位信息100%有效，即使GPS信號失鎖後也能正常工作，做到“失星不失向”。