中國古人是怎么發(fā)明指南針的
作者:聞人軍
聞人軍先生是著名的科技史專家,他最近將其研究中國古代科技名物的文章結(jié)集為《考工司南——中國古代科技名物論集》一書,并交上海古籍出版社出版,很值得學(xué)界注意。通過本書,可對我國先民在物質(zhì)文化層面所達(dá)到的水準(zhǔn),有一個更加生動直觀的認(rèn)識。
聞人軍先生指出,中國指南針的發(fā)明史由三部曲組成,近年的考古發(fā)現(xiàn),古代文獻(xiàn)的再探索和科技史研究,使我們加深了對這一偉大發(fā)明的認(rèn)識。
司南的磁勺應(yīng)放在水銀里
指南針的雛形稱為“司南”。
《宋書·禮志》引《鬼谷子》說戰(zhàn)國時“鄭人取玉,必載司南,為其不惑也”。不惑,就是不迷失方向。司南是一種用天然磁石琢成的勺形指向器。
《鬼谷子》中保存的此一傳說,通過鄭國取玉者攜帶“司南”之事,透露了磁石勺與玉工之間的關(guān)系:甚難加工的磁勺應(yīng)是玉工高手的杰作。它還暗示:善于經(jīng)商的鄭人在磁勺的傳布(或許還有發(fā)明)過程中,扮演了重要的角色。
東漢初期王充的《論衡》描述了這類磁勺的性能和用法。傳本《論衡·是應(yīng)篇》說:“司南之勺,投之于地,其柢指南?!蔽釒熗蹂\光和我的《〈論衡〉司南新考與復(fù)原方案》指出,上句中的“投之于地”系“投之于池”之誤,“池”指汞池。這段極重要的科技史料應(yīng)解釋為:叫作司南的勺形磁性指向器,投入盛有適量水銀的容器中,它的勺柄必然自動指向南方。
在勺形磁性指向器問世之前,已有“司南”之謂。不過,它與磁性無涉,乃是直立于地面用來測日影的表桿。如《韓非子·有度篇》說:“故立司南,以端朝夕?!薄岸顺Α奔凑龞|西,引申為確定東西南北方向?!傲⑺灸稀眮碓从谝笊碳坠俏闹械摹傲⒅小焙蛻?zhàn)國時的“立朝夕”,它們的意思都是立表以測影。當(dāng)勺形磁性指向器被發(fā)明的時候,其狀取法北斗,名稱沿用“司南”。今人不知其來龍去脈,往往將這兩種不同的司南混為一談。
唐以后改稱為指南
除了上述的表示勺形磁性指向器之外,司南又是指南車、指南舟和報時刻漏的代稱。晉人葛洪所作的《雜記》中提到的“司南車”即半自動機械裝置指南車?!端螘ざY志》記載:“晉代又有指南舟?!蹦铣螘P的《任彥升集·奉和登景陽山》詩吟道:“奔鯨吐華浪,司南動輕枻?!痹娭械乃灸霞粗富始覉@池中的指南舟。可是,指南舟究竟怎樣導(dǎo)航?至今依然是一個謎。唐代大詩人杜甫的詠《雞》詩云:“氣交亭育際,巫峽漏司南。”
杜詩中的司南實際上是報時刻漏的又一名稱。這句詩的意思是,夜半零時整,詩人恰聞司南的報時之聲。
眾所周知,“指南”有指導(dǎo)或準(zhǔn)則之意,而“指南”來自“司南”,“指”、“司”兩字僅一音之轉(zhuǎn)。在漢至唐的文獻(xiàn)中,我們常可讀到諸如“事之司南”、“文之司南”以及“人之司南”等語詞。如《鬼谷子·謀篇》說:“夫度材、量能、揣情者,亦事之司南也。”梁劉勰的《文心雕龍·體性》說:“故宜摹體以定習(xí),因性以練才,文之司南,用此道也?!?/span>
唐代以后,“司南”一詞完全為“指南”所取代。南宋末年,民族英雄文天祥活用磁石和磁針指向性的知識,道出了“臣心一片磁針石,不指南方不肯休”的愛國主義心聲,直用指南(司南)本義,立意卻不同凡響。
最早發(fā)現(xiàn)磁偏角之秘的不是沈括
發(fā)現(xiàn)磁石、磁針的吸鐵性較易,但發(fā)現(xiàn)指向性較難,而要發(fā)現(xiàn)磁偏角則更難。因為地球磁場的磁軸線與穿過地理南北極的地軸不一致,故磁子午線與地理子午線不盡相合,微有交角,這交角就是磁偏角。北宋科學(xué)家沈括在其名著《夢溪筆談》中,將方家發(fā)明的用磁石磨鋼針的尖端,使之具有永久磁性的方法公之于世,標(biāo)志著原始指南針已到實用的新階段。磁針配合分度地盤指向的精度,與司南以及11世紀(jì)初的用薄鐵片做成的“指南魚”不可同日而語;故磁針羅盤的發(fā)明,很快導(dǎo)致了磁偏角的發(fā)現(xiàn)。
北宋慶歷元年(1041)司天監(jiān)楊惟德在《塋原總錄》卷一中指出,定南北方向時,等到磁針的擺動停止時,在子午方向仔細(xì)校正,才能得到準(zhǔn)確的南北方向。這項記載表明,磁針羅盤問世后,最先應(yīng)用它的是堪輿家,最早發(fā)現(xiàn)磁偏角的也是堪輿家。
《塋原總錄》不僅是年代明確可考的世界上關(guān)于磁偏角的首次記載,而且記載了當(dāng)時當(dāng)?shù)卮牌堑拇笾聰?shù)值。以前,人們一度將磁偏角的發(fā)現(xiàn)歸功于沈括,因為他在《夢溪筆談》中提到“方家以磁石磨針鋒,則能指南,然常微偏東,不全也”。此條記載已比哥倫布在1492年橫渡大西洋時發(fā)現(xiàn)磁偏角要早四百余年。
自嚴(yán)敦杰先生在《中國史稿》第五冊》“宋代科技史部分”引入《塋原總錄》的史料,才將這一世界紀(jì)錄又向前推進(jìn)了約半個世紀(jì)。
旱羅盤也是中國人發(fā)明的
方家發(fā)明的羅盤是磁針與分度相配合的新一代的指南針,使用方便、讀數(shù)容易,先后用于堪輿和航海。
中國的磁針和羅盤先后經(jīng)由陸水兩路西傳,曾給人類文明的進(jìn)程帶來重大的影響。但在羅盤的發(fā)明權(quán)上,長期存在一種錯誤的觀點——中西應(yīng)當(dāng)分享羅盤的發(fā)明優(yōu)先權(quán)。即:磁針浮在水中的水羅盤與指南浮針一脈相承,是中國的發(fā)明,但是磁針用支軸支承的旱羅盤是歐洲所發(fā)明,后者經(jīng)由日本船傳入中國,中國開始有旱羅盤已是16世紀(jì)的事了。根據(jù)此前公布的考古發(fā)掘資料,參照歷史文獻(xiàn)記載,筆者發(fā)現(xiàn),我國不僅是水羅盤的發(fā)源地,而且早在12世紀(jì)就率先發(fā)明了旱羅盤。
張仙人俑證明了羅盤來自中國
1985年5月,江西省臨川縣溫泉鄉(xiāng)莫源李村農(nóng)民在窯背山發(fā)現(xiàn)一座古墓。該墓出土文物豐富,除金質(zhì)飾件、水晶佩掛、文房用具、陶瓷、銅器等之外,還出了七十余件各式瓷俑。其中有座底墨書“張仙人”的張仙人俑一式兩件,瓷土作胎,胎土細(xì)勻,素?zé)鸷蚱?,系侍立狀圓雕,由模印貼塑而成,高22.2厘米。風(fēng)水先生“張仙人”俑,“眼觀前方,炯炯有神,束發(fā)綰髻,身穿右袵長衫,左手抱一羅盤”。
從該墓伴出的墓碑和紀(jì)年地券可知,墓主為南宋邵武知軍朱濟南,葬于慶元四年(1198)九月二十五日??紤]到12世紀(jì)末是羅盤發(fā)明史上極為關(guān)鍵的時期,一見到這一考古資料,立刻引起了我的注意。
世界上關(guān)于羅盤的首次記載,見于南宋筆記小說《因話錄》(書中稱為“地螺”),曾一再為史界所稱引,但其作者卻誤為曾三異,成書年代也不確。筆者根據(jù)幾種地方志的記載,考證出真正的作者應(yīng)是曾三異之兄曾三聘。
世界最古老的堪輿旱羅盤
尤其值得注意的是,臨川羅盤不但是現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的世界上最古的羅盤的模型,而且,它的磁針與水羅盤的磁針根本不同,其中部增大呈菱形,菱形中央有一明顯的圓孔,明確、形象地表達(dá)出用軸支承之意,無疑是一種堪輿用的旱羅盤。
清代乾隆年間堪輿家范宜賓的《羅經(jīng)精一解·針說》曾說“指南旱針(即旱羅盤),造自圣王”,“創(chuàng)自江西,盛于前明”。他認(rèn)為旱羅盤系中國古制,創(chuàng)自江西,確有見地,或許當(dāng)時有所根據(jù),可惜不能起古人于地下而問之。但有了臨川羅盤,加上《因話錄》“地螺”,說江西是羅盤的故鄉(xiāng)該有八九分的把握了。然而,假如對臨川羅盤的認(rèn)識到旱針為止,那就既對不起羅盤的發(fā)明者,也辜負(fù)了張仙人俑作者的一片匠心。
羅盤十六分度制源于中國
羅盤的分度主要有二十四(或四十八)向和十六(或三十二)向兩大體系。學(xué)術(shù)界曾認(rèn)為前者系中國所固有,后者則純屬歐式。查西方羅盤采用三十二分度的最早記載,見于英國詩人喬叟1391年所作的《論星盤》。
關(guān)于西方羅盤(三百六十分度)的最早記載,僅可上溯到1269年法國軍事工程師皮里格里努斯的《論磁書簡》。
反觀12世紀(jì)的臨川羅盤的分度,第二和第四象限各有四條刻度,根據(jù)上下左右對稱的原則,校正第一象限,補足第四象限,可以確定整個羅盤采用十六分度。由此可知,十六分度制亦產(chǎn)生于我國。
中國十六分度制來源于堪輿家視為羅經(jīng)之本的八卦。八卦圖像,有先天和后天之分。前者以乾坤為南北,后者以離坎為南北。宋代堪輿家王伋《針法詩》說:“坎離正位人難識,差卻毫厘斷不靈?!北砻魉目拜浟_盤用的正是后天八卦。用后天八卦命名的八方定位,加上兩位之間的縫針,恰成十六向,再等分就得三十二向。另一方面,從八卦出發(fā),一卦管三山,則得二十四向,加其縫針,共四十八向。
現(xiàn)在還不能確定中西十六及三十二分度之間在歷史上是否有過交流。唯知荷蘭18世紀(jì)有一種十六分度的旱羅盤,根據(jù)王大?!逗u逸志》的描述,恰似臨川羅盤的翻版,這或許是我們進(jìn)一步探索的一條重要線索。
張仙人俑手持的臨川羅盤,現(xiàn)存江西省臨川縣文物陳列室,吸引著愈來愈多的觀眾和研究者。更為古老的中國羅盤,或許正躺在地下,等待著炎黃子孫去發(fā)現(xiàn)和研究。(本報有刪節(jié))
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