司南之谜——读史札记(之八)

众所周知,世界四大文明古国中,中华文明是唯一没有文化断层的国家! 那么,支撑中华民族劫劫长存、生生不息的原动力是什么?是忍辱负重、自强不息的精神,是包容天地、兼收并蓄的胸怀,特别是领先于世界的科学生产技术,对促进世界的发展进步产生了异乎寻常的推动力。

指南针是中国四大发明之一,最早记载指南针的典籍是《鬼谷子·谋篇第十》:“故郑人之取玉也,载司南之车,为其不惑也。”鬼谷子是战国时期人,生活在距今大约2300多年前的河北省邯郸市临漳县,当地有一座磁山,产磁铁石,极有可能就是产生指南针的故乡。但令人十分遗憾的是,迄今未发现汉代或者更早的司南勺遗物。

指南针由天然磁石制成,样子像一把汤勺,圆底,可以放在平滑的“地盘”上并保持平衡,且可以自由旋转。当它静止的时候,勺柄指向南方。勺置于光滑的地盘之中,地盘外方内圆,由青铜琢磨而成,四周刻有干支四维,合成二十四向。这样的设计是古人认真观察了许多自然界有关磁的现象,积累了大量的知识和经验的研究成果。

古代典籍关于“司南”的记述颇多,这则充满了古贤的智慧,言之凿凿,影响了中国两千多年的伟大发明,竟被后生学者证明是伪命题,何也?

根据文物专家,考古学家孙机老师的研究,现存《韩非子》之最早的注解是:“司南即司南车也。”司南车装有能自动离合的齿轮系,连接车上的木人,它的手臂平举,作指向状。车虽转向,但木人一直指南。

我国很早就发现了磁石的吸铁性,但认识磁石的吸铁性容易,而认识其指极性就比较困难。因为如果未制作出可以自由转动的轻而细长的磁体,它的这项性能是很难直接观察到的。宋代以前,我国古文献中完全不曾提到过磁石的指极性。所以宋代以前的人,无从产生制作磁体指南针的想法。王振铎先生根据东汉王充《论衡·是应》中 “司南之杓,投之于地,其柢指南”这十二个字,据以制成了那件很有名气的“司南”。

北平历史博物馆有一个旧藏《论衡》残宋本,《论衡》通行本中的“司南之杓”,宋本作“司南之酌”。《广韵》解释说:“酌,行也”。“置之于地”,并不是把它放置在小小的占栻的铜地盘上。“柢”字在《字林》、《广韵》中都说它是“碓衡也”。碓衡是一段横木,正与司南车上木人指方向的臂部相当。所以宋本《论衡》中这十二个字的意义很清楚,就是说如使用指南车,把它放置在地上,其橫臂就指向南方。这句话是指当时人所习知的司南车的性能,至于司南是磁体指南针,还是齿轮机械装置,并未明示。

“司南”中的带磁性的杓,是用什么材料制作的呢?天然磁石的磁性较小,制作过程中的震动和摩擦很容易使之退磁,即便是中国天然磁石中磁性较大的云南产天然磁石,经多次试验也无法使“杓”产生转动。那长期在北京博物馆里展览的“司南”中的杓,为何可以产生偏转呢?

新中国成立后,郭沫若担任第一任科学院院长,1952年钱临照院士应郭沫若要求制作司南。他找到最好的磁石,请玉工做成最美的勺形,遗憾的是由于磁矩太小,它不指南。地磁场给它的作用不够克服摩擦力,只得用电磁铁做人工磁化!钱临照院士在20世纪尚且做不到的事情,前3世纪的古代匠师又如何能做到呢?

沈括《梦溪笔谈》说:“方家以磁石磨针锋,则能指南。”然而如何能使它自由转动呢?沈括又介绍了水浮、指甲旋定、碗唇旋定、缕悬等四种方法。之后磁体指南针很快得到应用。我国的堪舆罗盘最早见载于宋杨维德的《茔原总录》(1041年),航海罗盘最早见载于宋朱彧的《萍州可谈》(1119年),1985年在江西临川的南宋墓中出土了手持罗盘的陶塑人物。以上情况证实磁体指南针在我国的出现不晚于11世纪,用于航海不晚于12世纪初。而指南针在欧洲文献中最早见于英国人1190年间的记载,已经是12世纪末叶了。故磁铁指南针无疑是我国最先发明的,这是值得中国人民骄傲的科学成就。无须平添一个并不存在的“以司南勺定位”的假说。

作为中国四大发明之一的指南针,居然靠电气充磁,堪堪跻身科技博物馆一隅,成为中国科技界无可名状的一块心结。

半个多世纪后的2014年,中科院自然科学史的黄兴研究员受命以实验方法,再次复原磁石指南针,对王振铎复原方案的科学性作进一步的判断。这其中关键的一步是找到有足够剩余磁化强度的磁石,并进行机械磨削加工。旧观点认为,加工会使天然磁石的磁化强度大大减弱,导致磁石不能指向。经过测量发现,磁石勺成型后短时间内磁化强度略有降低(约20%)。以后磁化强度始终稳定在这一水平。经过细密加工和反复试验,黄兴制作的磁石指南针竟然真的可以正确指南!

无论多高端的发明,都必须经过充分的实践运用,才能够改良、发展、进步,逐步达到完美。在人类大规模航海以前,指南针少有用武之地。自战国以降,至宋朝走向海洋之前,司南技术大抵只停留在文献记载中,所以对司南的发展和认识及其改进,是宋朝及以后的事情了。

一直都以为明朝永乐年间郑和下西洋是历史上航海最发达的时期,到了泉州才知道,宋代的航海才真正雄霸世界。这其中罗盘起到了定海神针的作用。

宋朝的造船技术远远世界领先,以宋太宗时期典籍为例,各州岁造船三千三百三十七只。不仅数量多,体量也大,“木兰舟”大如巨室,装得下上千人,还可养猪酿酒。宋朝的舰队从南方港口出发,越过马六甲海峡,沿着印度半岛,抵达阿拉伯。这个路线,航程足足有20多万海里,一点都不亚于明朝郑和的远洋。

指南针在航海上的应用,开阔了人类的眼界,缩断了世界的距离,开创了海上丝绸之路,大大加速了世界经济发展的进程。

小可七律一首,为先贤的聪明智慧击节赞赏:

祖庭春种一奇葩,散叶开花举世夸。

磨石成针垂日月,扬帆策马闯天涯。

徘徊驿路仰南斗,笑傲人生借晚茶。

心有慧灯无枉累,行藏进退少偏斜。

作者简介:

任思远,兖矿集团济三煤矿退休职工,酷爱历史,痴迷中国文化,间或有豆腐块见诸报端。

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