

指南針是一種判別方位的簡單儀器,又稱指北針。而它的前身是在2000 多年前的戰國時期就被人們發明出來的司南。
遠在春秋戰國時期,由于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。
司南就是人們利用磁體的南北指極性發明出來的,這是世界上最早的磁性指向儀器。它形狀和勺子相仿,用天然磁石雕琢而成,勺底為球面體,勺呈橢圓狀,勺柄通體漸漸縮成柱狀,并使整個勺的重心恰好落到勺底的正中,勺底被打磨得很光滑。勺被置于一個光滑的地盤之上。地盤是銅質或涂漆木制盤,形狀內圓外方,中央是平滑圓槽,框上刻劃出定向的刻度以示二十四方位。使用時,先把地盤放平,再把磁勺放在中間使之轉動,待旋轉的磁勺慢慢靜止下來時,勺柄就會大體停止在指南的方位上。
由于司南是用天然磁石制造的,在磁石來源、磨制工藝和指向精度上都受到了很多限制。到了北宋時期,人們掌握了人工磁化金屬的方法,于是利用人造的磁鐵片制成了在性能和使用上比司南先進的指南魚。制作方法和原理是:把一片薄而平的鐵皮剪成長約7厘米,寬約1.5厘米的魚的形狀,放在炭火中燒得通紅,然后用魚嵌夾著魚頭,讓魚尾正對著地球磁場方向。這樣,鐵魚內部被燒得處于活動狀態的磁疇就順著地球磁場方向排列,再把磁化后的鐵魚迅速浸入冷水中,磁疇的規則排列就馬上固定下來。這時,再把小魚浮在水面平靜的碗中,魚頭魚尾就可以指南北了。
在指南魚發明后不久,古代的風水先生首先發明了指南針。人們利用天然磁石反復摩擦鐵針,使受磨的鐵針磁化,具有了指南性。磁針成為一種新的指向工具,便是指南針了。北宋著名政治家和科學家沈括的著作《夢溪筆談》中詳細記載了指南針的幾種使用方法:使磁針橫貫燈芯后浮在水面上;架在碗沿或者平滑的指甲上;用細絲懸掛于無風處等等。
為了使用方便,人們將指南針與刻度相配合,裝置而成一種具有辨正方向的儀器,即羅盤。羅盤又分為水羅盤和早羅盤。水羅盤采用浮針的方法,旱羅盤不借助水的浮力,用一個支軸的尖端頂在磁針的中部,使磁針平衡旋轉。其設計結構已然和現代羅盤儀基本沒什么區別。
南宋時期旱羅盤的出現,賦予了世界航海事業劃時代的意義,它為航海者帶來極大的方便,成為航海家的必備之物。鄭和七次下西洋、哥倫布對美洲大陸的發現和麥哲倫的環球航行,都與其應用分不開。而指南針作為中國歷史上的偉大發明之一,也是中國對世界文明發展做出的一項重大貢獻。