指南針的發明與應用

A. 指南針的發明意義及價值

一、意義

作為中國古代四大發明之一，指南針的發明對人類的科學版技術和文明的發展，起了權無可估量的作用。在中國古代，指南針起先應用於祭祀、禮儀、軍事和占卜與看風水時確定方位。

二、價值

指南針在航海上的應用對地理大發現和海上貿易有極大的促進作用。古代中國人將指南針用於軍事和航海的活動，也被用於堪輿術，後來還輾轉傳入歐洲，在歐洲的航海活動和地理大發現中，發揮了不可替代的重要作用。

(1)指南針的發明與應用擴展閱讀

指南針是中國古代勞動人民在長期的實踐中對磁石磁性認識的結果。物理上指示方向的指南針的發明有三類部件，分別是司南、羅盤和磁針，均屬於中國的發明。

磁針在天然地磁場的作用下可以自由轉動並保持在磁子午線的切線方向上，磁針的北極指向地理的北極，利用這一性能可以辨別方向。

B. 指南針發明的意義和價值

中國使用指南針導航不久，就被阿拉伯海船採取，並經阿拉伯人把這一偉大發明傳到歐洲。恩格斯在《自然辯證法》中指出，"磁針從阿拉伯人傳至歐洲人手中在1180年左右"。1180年是我國南宋孝宗淳熙七年。中國人首先將指南針應用於航海比歐洲人至少早80年。

北宋著名科學家沈括(《夢溪筆談》著者)，在製作和應用指南針的科學實踐中發現了磁偏角的存在。他精闢地指出，這是因為地球上的磁極不正好在南北兩極的緣故。指南針及磁偏角理論在遠洋航行中發揮了巨大的作用，使人們獲得了全天候航行的能力，人類第一次得到了在茫茫大海中航行的自由。從此開辟了許多新的航線，縮短了航程，加速了航運的發展，促進了各國人民之間的文化交流與貿易往來。指南針對航海事業的重要意義怎麼說也不為過。李約瑟說： "你們的祖先在航海方面遠比我們的祖先來得先進。中國遠在歐洲之前懂得用前後帆的系統御風而行，或許就是這個原因，在中國航海史上從未用過多槳奴隸船。"
參考資料：http://library.thinkquest.org/05aug/01780/cn/navigate/navigation-inventions/index.htm

C. 指南針發明人時代及作用

指南針的前身是中國古代四大發明之一的司南
歷史上並未明確說是誰發明的，中國是世界上公認發明指南針的國家，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。
最早傳說中，軒轅黃帝和蚩尤打仗時，蚩尤請法師下了一場大霧，讓軒轅黃帝分不清東西南北，因此就發明了指南車，才走出了大霧。所以也有說是軒轅黃帝發明的!
指南針是用以判別方位的一種簡單儀器.指南針的前身是中國古代四大發明之一的司南.主要組成部分是一根裝在軸上可以自由轉動的磁針.磁針在地磁場作用下能保持在磁子午線的切線方向上.磁針的北極指向地理的南極,利用這一性能可以辨別方向.常用於航海、大地測量、旅行及軍事等方面.指南針的發明是我國勞動人民,在長期的實踐中對物體磁性認識的結果.由於生產勞動,人們接觸了磁鐵礦,開始了對磁性質的了解.人們首先發現了磁石引鐵的性質.後來又發現了磁石的指向性.經過多方的實驗和研究,終於發明了可以實用的指南針.

D. 指南針誰發明的

指南針的發明者是誰至今依然沒有定論。根據權威史料記載：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。因此指南針傳統上被認定為是黃帝發明的。

作為中國四大發明之一的指南針,不論在中國發展史上還是在展世界發展史上都有深遠的影響。指南針是一利判別方位的簡單儀器,又稱指北針。它的前身是中國山代四大發明之一的司南。主要組成部分是根裝在軸上可以自由轉動的磁針,磁針在地磁場作用下能保持在磁子午線的切線方向上,磁針的北極指向地理的北極,利用這一性能可以辨別方向。

指南針的發明不是一蹴而成的,而是經過了漫長的辛勤研究和不斷地改進,逐漸發展而製成的。據古書記載,遠在春秋戰國時期由於正處在奴隸制社會向封建社會過渡的大變革時期,生產力有了很大的發展,特別是農業生產更是興盛發達,因而促進了采礦業冶煉業的發展。在長期的生產實踐中,人們從鐵礦石中認識了磁石,後來又發現了磁石的指向性。經過多方面的實驗和研究,終於發明了實用的指南針。指南針在地球的磁場中受磁場力的作用,所以會一端指向南端,一端指向北端。中國人認為指南針指南,歐洲人認為指南針指北,皆合理。

追查出到底是誰發明了指南針或者羅盤、司南，幾乎不可能了。但是可以確信戰國時期就存在了，因為出現了指南車的黃帝神話故事就誕生在戰國時期。現在一般認為磁鐵的指向性最早被河北磁縣附近的磁山人民發現，並由當地民眾發明出了實用的工具。由於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,地求的北極是負磁極,地球南極為正磁極。根據同性磁相排斥,異性磁極相吸引的原理,拿一根可以自由轉專動的磁針,無論站在地球的什麼地方,它的三極是指北,負極總是指南。

每一個新事物的牛,會有各種各樣的傳奇故事在民間流傳。關於指南針發明的磁場效應在古書上有兩起記載。

其一為:《書.與降傳》記馬隆率兵西進甘陝一帶,在敵人必經的狹窄道路旁,堆放磁石。穿著鐵甲的敵兵路過,被磁石吸住,不能動彈。馬隆的士兵穿犀牛甲,磁石對們沒有么作用,可自如行動。敵人以為神兵,不戰而退。

另一為:東漢的《異物志》記或了在南海諸島周圍有一些喑譙淺灘含有磁石,磁石經常把「以鐵葉錮之」的船吸住,使其難以脫身，還有傳說是秦始旦修建走阿房宮時,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,被衛乓當場抓獲。

指南針作為一種指向儀器,在古代軍事上、生產上日常生活上、地形測量上,尤其在航海事業上,都起過重要的作用。我國明朝鄭和下西洋的成功、歐洲新航路的開辟以及新大陸的發現等,指南針在其中都起了極為重要的作用。如今,指南針常用於航海、大地測量、旅行及軍事等方面。

E. 指南針是什麼時候發明的

春秋時期，中國勞動人民就在采礦、冶煉中，逐漸認識了磁石。到戰國時期，就有人用磁石內做成器具來判定方向容，當時叫「司商」它是在一個無沿的方盤上放置一隻水勺似的磁石，水勺的柄端向南指。到北宋後期（公元11世紀），中國人民創造了人工磁鐵，此後又創制了「指南魚」把用磁鋼片製成的「魚」放在水面上，以此指示方向。後來經過反復研究改進，又把磁鋼片改成細小的磁鋼針，並使它的尖端成磁北極，末端成為磁南極，這就成了指南針。
北宋傑出的科學家沈括，對於指南針的製作和使用，作了許多科學的說明和分析。到了14世紀初，指南針才由中國傳到歐洲。

F. 指南針的發明

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。

沈括還在《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。

G. 指南針的發明時期和作用

指南針又稱指北針，主要組成部分是一根裝在軸上的磁針，磁針在天然地磁場的作內用下容可以自由轉動並保持在磁子午線的切線方向上，磁針的北極指向地理的北極，利用這一性能可以辨別方向。常用於航海、大地測量、旅行及軍事等方面。物理上指示方向的指南針的發明由三部件組成，分別是司南、羅盤和磁針，均屬於中國的發明。據《古礦錄》記載最早出現於戰國時期的磁山一帶。
指南針是古代漢族勞動人民在長期的實踐中對物體磁性認識的結果。作為中國古代四大發明之一，它的發明對人類的科學技術和文明的發展，起了無可估量的作用。在中國古代，指南針起先應用於祭祀、禮儀、軍事和占卜與看風水時確定方位。
11世紀末或12世紀初，中國船舶開始使用指南針導航。北宋《萍州可談》：「舟師（掌舵者）識地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦觀指南針。」指南針應用在航海上，是全天候的導航工具，彌補了天文導航、地文導航之不足，開創了航海史的新紀元。

H. 古代四大發明中指南針發明過程和運用

中國是世界上公認發明指南針的國家。指南針的發明是我國勞動人民在長期的實踐中對物體磁性認識的結果。由於生產勞動，人們接觸了磁鐵礦，開始了對磁性質的了解。人們首先發現了磁石吸引鐵的性質，後來又發現了磁石的指向性。經過多方面的實驗和研究，終於發明了實用的指南針。最早的指南針是用天然磁體做成的，這說明中國漢族勞動人民很早就發現了天然磁鐵及其吸鐵性。據古書記載，遠在春秋戰國時期，由於正處在奴隸制社會向封建社會過渡的大變革時期，生產力有了很大的發展，特別是農業生產更是興盛發達，因而促使了采礦業、冶煉業的發展。在長期的生產實踐中，人們從鐵礦石中認識了磁石。 公元前7世紀成書的《管子·地數》中就記載：「上有磁石者，下有銅金」。意思說，如果山上有磁石時，山裡就藏有鐵礦。地理名著《山海經》中，也曾記載「題灌山中多磁石」。《水經注》里記載了秦國阿房宮前面，用磁石製成大門，防避有人進宮謀刺暗殺，如壞人暗披盔甲、暗藏兵器入宮，就會被門吸住而被發現，這說明人民很早就發現了磁石的吸鐵性，並加以利用了。 在長期的生產斗爭中，我國勞動人民進一步利用磁體的指極性，製成指示方向的機械，這就是指南針。這在《韓非子·有度篇》中和《鬼穀子》一書中都有記載。在《鬼穀子》中記載說，鄭國人到深山密林中去採集玉石時，為了不迷失方向，帶著「司南」。這「司南」就是指南針這種機械。東漢王充在《論衡》中描述過「司南」，它象只水勺，
用天然磁石磨製面成，勺底為球面體，勺呈橢圓狀，勺柄通體漸漸縮成柱狀。為了確定方向，還配有一個「地盤」，它是銅質或塗漆木製盤，中央是平滑圓槽，形狀可能是內圓外方，框上刻劃出定向的刻度，用「干」、「支」（即甲、乙、丙、丁……和子、丑、寅、卯……）以及八卦等表明二十四方位。將會投於地盤中央時，它的柄部就會大體停止在指南的方位上。以上可知司南是現代指南針（磁羅盤）的體型。「指南」是張衡在《東京賦》中第一次提出來的，以後經過魏晉、南北朝、隋、唐，直到宋代經過一千多年才逐漸發展起來了。宋代傑出的科學家沈括在《夢溪筆談》中，對指南針發展的當時狀況作了詳盡的論述。當時在生產和科學實驗發展的推動下，特別是航海事業和外貿的興起擴大下，指南針逐步發展起來。沈括總結了勞動人民在實踐在創造的四種指南針的裝置方法。第一種是水浮法，將磁針浮於水面進行指南，雖然比較平穩，但容易動盪不定；第二種是指甲旋定法，將磁針置於指甲上，轉動靈活，也容易滑落；第三種是碗唇旋定法，將磁針置於碗口邊上，轉動較靈活，但易滑落；第四種是縷旋法，用蠶絲將磁針懸掛起來，可達到轉動靈活而又穩定。他還記載了人工授磁方法即「以磁石磨針鋒，則能指南」。這種用人工製成磁體，是一個巨大的進步。此外，還曾制出過「指南魚」、「旱針」、「水針」。旱針、水針這兩種指南針，成為近代指南針（羅盤針）的基本結構原理奠定了基礎。沈括在研究指南針的過程中，還總結和發現了地磁有偏角存在。也就是說，指南針指示的方向，「常微偏東，不全南也」。這是我國對地磁學做出的偉大貢獻。
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。

I. 中國古代四大發明之一指南針的故事

指南針的發明應當是在一個很漫長的時間中，慢慢地改進的結果，而不同時期的形式，應以不同的形式出現。唐代堪輿家的活動相當活躍，並開始強調方向的選擇，尋找比磁勺更方便的指向器成了當務之急。於是指南鐵魚或者蝌蚪形鐵質指向器及水浮磁針應運而生。
活動於唐開元年間（713—741年）的山西堪輿家丘延瀚，被後世堪輿家推崇為堪輿術三針（正針、縫針和中針）中最早出現的正針法的創始人。明代雅好科技的寧獻王朱權則在其《神機秘籍》中說：「針法古無所傳，自昔玄真始制。」玄真即唐代浙江金華道家張志和（約730—約810年），他的道號叫玄真子，所著《玄真子》十二卷，殘存三卷。從這殘卷中知道他頗好物理，但未找到與指南針或針法直接有關的記載。然而，這個道號不禁使人聯想到舊題晉崔豹所作的《古今注》中把蝌蚪稱為「玄針」。其文曰：「蝦蟇子，曰蝌蚪，一曰玄針，一曰玄魚，形圓而尾大，尾脫即腳生。」十世紀時馬縞的《中華古今注》中也有類似的記載。這項記載似乎把磁針與指南魚的發明和應用從形狀和性能上聯繫到了一起。
關於指南魚的制備方法，見於北宋曾公亮等利用前人資料編撰的《武經總要》。《武經總要》前集卷十五載其法曰：「用薄鐵葉剪裁，長二寸，闊五分，首尾銳如魚形，置炭火中燒之，候通赤，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。」這種方法利用地磁場使鐵片磁化，並知道魚形鐵片微向下傾斜對磁化有利，實際上已發現近代科學中所謂的磁傾角的影響。使用時，指南魚浮於水面，與水浮磁針的原理是一致的。
水浮磁針的製作方法首見於北宋沈括的《夢溪筆談》卷二十四，其文曰：「方家以磁石摩針鋒，則能指南。」這種方家在實踐中總結出來的鋼針磁化法，經過沈括之手公布於世，有力地促進了磁針在堪輿和航海兩大領域中的應用和普及。指南針進入到實用磁針的階段，對裝置方法的研究提到了議事日程。沈括全面研究和比較了「水浮」法、置「指爪」法、置「碗唇」法及「縷懸」法的優缺點，認為「縷懸」法最佳。「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。」現代磁強計中懸掛的小磁鐵，就採用了此相似的方法。磁針指的精度，與司南及指南魚不可同日而語，故磁針的發明，很快導致了磁偏角的發現。
五代亂世的《管氏地理指蒙·釋中第八》曰：磁針「體輕而徑所指必端應一氣之所召，土曷中而方曷偏，較軒轅之紀，尚在星虛丁癸之躔」。軒轅黃帝時代的磁偏角，作者以為尚在「星（午）虛（子）丁癸」方向，而當時「針指坎離定陰陽之分野，格偏壬丙探僭越之津涯」。偏角變為南偏東15°。
由於堪輿術的神秘性，中國唐宋堪輿著作在流傳中又相互影響，有所增刪，要從眾多早期堪輿著作中理出磁針、磁偏角以至羅盤的發明、發現年代，誠非易事，然而，北宋司天監楊惟德於慶歷元年（1041年）奉命編撰的相墓大全《塋原總錄》卷一位磁偏角的發現訂定了下限。書中說：「客主的取，宜匡四正以無差，當取丙午針，於其正處，中而格之，取方直之正也。」這里明確地記載了「丙午針」，即後世沈括在《夢溪筆談》卷二十四中所說的磁針「常微偏東，不全南也」。在西方，直到13世紀才知道磁針偏南。1429年哥倫布（Christopher Columbus，1451—1506年）橫渡大西洋時， 正式測到磁偏角現象