我们都知道，指南针是中国的“四大发明”之一，而同为磁针与分度相配合的罗盘在中国的堪舆术中所扮演的重要角色，也因大热的盗墓IP而为大家所熟识。那么，指南针究竟是如何发明的？指南针与罗盘有何关联？用于航海的旱罗盘究竟是中国人还是欧洲人发明的？
本文摘自《考工司南———中国古代科技名物论集》，原题为《从司南到临川旱罗盘的发明》，系统讨论了以上问题。由澎湃新闻经上海古籍出版社授权发布。
中国指南针的发明史由三部曲组成，曲曲余音绕梁。近年的考古发现，古代文献的再探索和科技史研究，使我们加深了对这一伟大发明的认识，它在中国和世界文化史上的地位，比以往所公认的高得多。
什么是司南？
指南针的雏形称为“司南”。《宋书·礼志》引《鬼谷子》说战国时“郑人取玉，必载司南，为其不惑也”。不惑，就是不迷失方向。司南是一种用天然磁石琢成的勺形指向器。《鬼谷子》中保存的此一传说，通过郑国取玉者携带“司南”之事，透露了磁石勺与玉工之间的关系：甚难加工的磁勺应是玉工高手的杰作。它还暗示：善于经商的郑人在磁勺的传布（或许还有发明）过程中，扮演了重要的角色。
东汉初期王充的《论衡》描述了这类磁勺的性能和用法。传本《论衡·是应篇》说：“司南之勺，投之于地，其柢指南。”吾师王锦光和我的《〈论衡〉司南新考与复原方案》指出，上句中的“投之于地”系“投之于池”之误，“池”指汞池。这段极重要的科技史料应解释为：叫作司南的勺形磁性指向器，投入盛有适量水银的容器中，它的勺柄必然自动指向南方。
在勺形磁性指向器问世之前，已有“司南”之谓。不过，它与磁性无涉，乃是直立于地面用来测日影的表杆。如《韩非子·有度篇》说：“故先王立司南，以端朝夕。”“端朝夕”即正东西，引申为确定东西南北方向。“立司南”来源于殷商甲骨文中的“立中”和战国时的“立朝夕”，它们的意思都是立表以测影。当勺形磁性指向器被发明的时候，其状取法北斗，名称沿用“司南”。今人不知其来龙去脉，往往将这两种不同的司南混为一谈。然而，对于司南古义的演变，这才拉开了序幕。
清《钦定书经图说》夏至致日图，描绘古人立表测影的情形
在古代中国，司南古义不断引申，涉及中华文化的许多领域。因此“司南”有幸与一系列古代科技发明结下了不解之缘。
唐以后改称为指南
除了上述的表示勺形磁性指向器之外，司南又是指南车、指南舟和报时刻漏的代称。晋人葛洪所作的《西京杂记》中提到的“司南车”即半自动机械装置指南车。《宋书·礼志》记载：“晋代又有指南舟。”南朝任昉的《任彦升集·奉和登景阳山》诗吟道：“奔鲸吐华浪，司南动轻枻。”诗中的司南即指皇家园池中的指南舟。可是，指南舟究竟怎样导航？至今依然是一个谜。唐代大诗人杜甫的咏《鸡》诗云：“气交亭育际，巫峡漏司南。”杜诗中的司南实际上是报时刻漏的又一名称。这句诗的意思是，夜半零时整，诗人恰闻司南的报时之声。
中国古代科技术语被社会科学所吸收而历久弥新者，司南、火候等都是著名的例子。众所周知，“指南”有指导或准则之意，而“指南”来自“司南”，“指”、“司”两字仅一音之转。在汉至唐的文献中，我们常可读到诸如“事之司南”、“文之司南”以及“人之司南”等语词。如《鬼谷子·谋篇》说：“夫度材、量能、揣情者，亦事之司南也。”梁刘勰的《文心雕龙·体性》说：“故宜摹体以定习，因性以练才，文之司南，用此道也。”唐代以后，“司南”一词完全为“指南”所取代。南宋末年，文天祥活用磁石和磁针指向性的知识，道出了“臣心一片磁针石，不指南方不肯休”的爱国心声，直用指南（司南）本义，立意却不同凡响。
首揭磁偏角之秘的中国磁针
发现磁石、磁针的吸铁性较易，但发现指向性较难，而要发现磁偏角则更难。因为地球磁场的磁轴线与穿过地理南北极的地轴不一致，故磁子午线与地理子午线不尽相合，微有交角，这交角就是磁偏角。北宋科学家沈括（1032—1096）在其名著《梦溪笔谈》中，将方家发明的用磁石磨钢针的尖端，使之具有永久磁性的方法公之于世，标志着原始指南针已到实用的新阶段。磁针配合分度地盘指向的精度，与司南以及11世纪初的用薄铁片做成的“指南鱼”不可同日而语；故磁针罗盘的发明，很快导致了磁偏角的发现。
北宋庆历元年（1041）司天监杨惟德在《茔原总录》卷一中指出，定南北方向时，等到磁针的摆动停止时，在子午方向仔细校正，才能得到准确的南北方向。这项记载表明，磁针罗盘问世后，最先应用它的是堪舆家，最早发现磁偏角的也是堪舆家。《茔原总录》不仅是年代明确可考的世界上关于磁偏角的首次记载，而且记载了当时当地磁偏角的大致数值。以前，人们一度将磁偏角的发现归功于沈括，因为他在《梦溪笔谈》中提到“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”。此条记载已比哥伦布（Christopher Columbus）在1492年横渡大西洋时发现磁偏角要早四百余年。自严敦杰先生在《中国史稿》第五册“宋代科技史部分”引入《茔原总录》的史料，才将这一世界纪录又向前推进了约半个世纪。
清《钦定书经图说》夏至致日图，描绘古人立表测影的情形
清《钦定书经图说》夏至致日图，描绘古人立表测影的情形
罗盘的发明权属谁？
方家发明的罗盘是磁针与分度相配合的新一代的指南针，使用方便、读数容易，先后用于堪舆和航海。
中国的磁针和罗盘先后经由陆水两路西传，曾给人类文明的进程带来重大的影响。但在罗盘的发明权上，长期存在一种错误的观点———中西应当分享罗盘的发明优先权。即：磁针浮在水中的水罗盘与指南浮针一脉相承，是中国的发明，但是磁针用支轴支承的旱罗盘是欧洲所发明，后者经由日本船传入中国，中国开始有旱罗盘已是16世纪的事了。根据考古发掘资料，参照历史文献记载，笔者发现，我国不仅是水罗盘的发源地，而且早在12世纪就率先发明了旱罗盘。
明朝航海用的青铜制水罗盘，中有水室可盛水浮针，圆周内层刻八卦，外围则为二十四方位。取自李约瑟《中国之科学与文明》
1985年5月，江西省临川县温泉乡莫源李村农民在窑背山发现一座古墓。该墓出土文物丰富，除金质饰件、水晶佩挂、文房用具、陶瓷、铜器等之外，还出了七十余件各式瓷俑。其中有座底墨书“张仙人”的张仙人俑一式两件，瓷土作胎，胎土细匀，素烧，火候偏低，系侍立状圆雕，由模印贴塑而成，高22.2厘米。风水先生“张仙人”俑，“眼观前方，炯炯有神，束发绾髻，身穿右袵长衫，左手抱一罗盘”。从该墓伴出的墓碑和纪年地券可知，墓主为南宋邵武知军朱济南（1140—1197），葬于庆元四年（1198）九月二十五日。考虑到12世纪末是罗盘发明史上极为关键的时期，一见到这一考古资料，立刻引起了我的注意。
清《钦定书经图说》夏至致日图，描绘古人立表测影的情形
世界上关于罗盘的首次记载，见于南宋笔记小说《因话录》（书中称为“地螺”），曾一再为史界所称引，但其作者却误为曾三异，成书年代也不确。笔者根据几种地方志的记载，考证出真正的作者应是曾三异之兄曾三聘，《因话录》写成于公元1200年前后。曾三聘是江西临江府峡江（今江西清江）人，峡江离临川不远，《因话录》与朱济南墓年代相近，《因话录》“地螺”不正可与临川罗盘相互印证吗？
世界最古老的堪舆旱罗盘
尤其值得注意的是，临川罗盘不但是现已发现的世界上最古的罗盘的模型，而且，它的磁针与水罗盘的磁针根本不同，其中部增大呈菱形，菱形中央有一明显的圆孔，明确、形象地表达出用轴支承之意，无疑是一种堪舆用的旱罗盘。清代乾隆年间堪舆家范宜宾的《罗经精一解·针说》曾说“指南旱针（即旱罗盘），造自圣王”，“创自江西，盛于前明”。他认为旱罗盘系中国古制，创自江西，确有见地，或许当时有所根据，可惜不能起古人于地下而问之。但有了临川罗盘，加上《因话录》“地螺”，说江西是罗盘的故乡该有八九分的把握了。
然而，假如对临川罗盘的认识到旱针为止，那就既对不起罗盘的发明者，也辜负了张仙人俑作者的一片匠心。
罗盘十六分度制源于中国
罗盘的分度主要有二十四（或四十八）向和十六（或三十二）向两大体系。学术界曾认为前者系中国所固有，后者则纯属欧式。查西方罗盘采用三十二分度的最早记载，见于英国诗人乔叟（Geoffrey Chaucer）1391年所作的《论星盘》（Treatise on the Astrolabe）。关于西方罗盘（三百六十分度）的最早记载，仅可上溯到1269年法国军事工程师皮里格里努斯（Petrus Peregrinus de Maricourt）的《论磁书简》（Epistola de Magnete）。反观12世纪的临川罗盘的分度，第二和第四象限各有四条刻度，根据上下左右对称的原则，校正第一象限，补足第四象限，可以确定整个罗盘采用十六分度。由此可知，十六分度制亦产生于我国。
中国十六分度制来源于堪舆家视为罗经之本的八卦。八卦图像，有先天和后天之分。前者以乾坤为南北，后者以离坎为南北。宋代堪舆家王伋《针法诗》说：“坎离正位人难识，差却毫厘断不灵。”表明他的堪舆罗盘用的正是后天八卦。用后天八卦命名的八方定位，加上两位之间的缝针，恰成十六向，再等分就得三十二向。另一方面，从八卦出发，一卦管三山，则得二十四向，加其缝针，共四十八向。
现在还不能确定中西十六及三十二分度之间在历史上是否有过交流。唯知荷兰18世纪有一种十六分度的旱罗盘，根据王大海《海岛逸志》的描述，恰似临川罗盘的翻版，这或许是我们进一步探索的一条重要线索。
《考工司南———中国古代科技名物论集》，闻人军著，上海古籍出版社2017年3月。
张仙人俑手持的临川罗盘，现存江西省临川县文物陈列室，吸引着愈来愈多的观众和研究者。更为古老的中国罗盘，或许正躺在地下，等待着炎黄子孙去发现和研究。
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