《夢溪筆談》： 指南針

編者的話：現在的人都認為現代科學很發達，是古人難以想像的。但從宋朝沈括所著《夢溪筆談》中記載的宋朝以前在天文學、數學、物理學、地理學、地質學、氣象學、生物學、醫藥學、考古、語言、史學、文學、音樂、繪畫以及財政、經濟等等的發現和成就來看，事實並非如此。通過介紹《夢溪筆談》，我們與讀者分享中國古代科學的發現。

指南針是中國古代四大發明(指南針，造紙法，印刷術和火藥)之一。北宋沈括的《夢溪筆談》中載：「方家以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也。」這是關於利用天然磁體進行人工磁化以及地磁偏角的最早記載。「磁偏角」是因為地球上的磁極和南極、北極稍微有一點偏差。指南針的Ｎ極和Ｓ極，沿磁子午線分別指向北磁極和南磁極，磁子午線和地理子午線是不一致的，它們之間存在著一個夾角，科學上叫作「磁偏角」。西方到公元1205年，法國人古約（Guyot de provins）才記載了用同樣方法製造指南針，公元1492年義大利人哥倫布（Christopher Columbus）才發現地磁偏角，比沈括晚了４００多年。

在《夢溪筆談》卷24中，沈括描述了指南針的四種使用方法：

(1) 水浮法：在盛水的碗裡，把指南針放在水面上指示南北方向。
(2) 指甲旋定法：把磁針放在手指甲上輕輕轉動來定向。
(3) 碗邊旋定法：把磁針放在光滑的碗邊輕輕旋轉磁針來定向。
(4) 縷懸法：將單股蠶絲線用蠟粘在磁針的中部，懸掛於空中指南。這種懸掛式指南針，需在無風處使用。

根據試驗比較，沈括認為這四種方法中，縷懸法最方便使用。因為指甲和碗邊上很光滑，指南針容易滑落。而水浮法，受水波動影響，針不容易靜止下來。

沈括在900年前提出的方法，有的至今仍在使用，如現代的磁變儀、磁力儀的基本結構原理，就是採用了沈括所說的縷懸法原理。而航海中使用的重要儀表羅盤，也大多是根據水浮磁針這一原理設計而成的。

公元1119年，北宋朱?在《萍洲可談》中第一次記載了指南針用於航海：「舟師識地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦觀指南針。」中國是世界上最早應用指南針於航海的國家，有了指南針，才可能有鄭和七下西洋的壯舉。西方公元1190年英國人納肯（Alexander Neckam）才有指南針用於航海的記載。如今，中國發明的指南針，已被廣泛運用於航空、航海、採礦、探險各個領域。

〖原文〗《夢溪筆談》(卷二十四　雜誌一): 方家以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也，水浮多盪搖。指爪及碗唇上皆可為之，運轉尤速，但堅滑易墜，不若縷懸為最善。其法取新纊中獨繭縷，以芥子許蠟，綴於針腰，無風處懸之，則針常指南。其中有磨而指北者。余家指南、北者皆有之。磁石之指南，猶柏之指西，莫可原其理。