指南針是利用磁鐵在地球磁場中的南北指極性而制成的一種指向儀器.指南針和造紙術、印刷術、火藥并稱為我國古代科學技術的四大發(fā)明.
我國是世界上最早發(fā)現(xiàn)磁鐵指極性的國家.早在戰(zhàn)國時期,就利用磁鐵的指極性發(fā)明了指南儀器——司南.《韓非子·有度篇》里有“先王立司南以端朝夕”的話,“端朝夕”就是正四方的意思.司南是用天然磁石琢磨成的,樣子象勺,圓底,置于平滑的刻有24個方位的“地盤”上,其勺柄能指南.不過,天然磁石在琢制成司南的過程中,容易因打擊、受熱而失磁,故司南磁性較弱,加之它與地盤接觸轉動磨擦的阻力比較大,難以達到預期的指南效果,所以未能得到廣泛使用.但司南畢竟是最早的磁性指南儀器,被視為指南針的祖先.
社會生產(chǎn)力的發(fā)展,尤其是航海事業(yè)的發(fā)展,需要有較好的指向儀器.經(jīng)過長期實踐和反復試驗,北宋時人們發(fā)現(xiàn)了人工磁化的方法,并以此制成指南魚和指南針.指南魚是用薄鐵片裁成魚形,然后用地磁場磁化法,使它帶有磁性.指南魚浮在水面時,魚頭指向南方.但指南魚磁性較弱,實用價值不大.指南針的制作則是以天然磁石摩擦鋼針,使鋼針磁化,產(chǎn)生指南的性能.和司南、指南魚相比,指南針簡便而又實用,以后的各種磁性指向儀器,都是以這種磁針為主體,只是磁針的形狀和裝置方法不同而已.
北宋的《夢溪筆談》講述了幾種磁針裝置法的試驗：把磁針橫貫燈芯浮在水上,架在碗沿或者指甲上,用縷絲懸掛起來等.從該書的記載來看,使用指南針指向還沒有固定的方位盤.但不久,即發(fā)展成磁針和方位盤聯(lián)成一體的羅經(jīng)盤,或稱羅盤.其方位盤為圓形,也有24個方位.羅經(jīng)盤的出現(xiàn)是指南針發(fā)展史上的一大進步,人們只要一看磁針在方位盤上的位置,就能定出方位來.有關羅經(jīng)盤的記載,在南宋的《因話錄》中即已出現(xiàn).不過,此時的羅盤,還是一種水羅盤,磁針是橫貫著燈芯浮在水面上的.明代嘉靖年間,又出現(xiàn)了旱羅盤.旱羅盤的磁針是以釘子支在磁針的重心處,支點的摩擦阻力很小,磁針可以自由轉動.旱羅盤比水羅盤的性能優(yōu)越,更適用于航海,因為它的磁針有固定的支點,不致在水面上游蕩.
指南針的發(fā)明,有力地促進了我國航海事業(yè)的發(fā)展.公元12世紀以后,指南針傳到了阿拉伯國家和歐洲,又大大推動了世界航海事業(yè)的發(fā)展和中西文化交流.指南針的發(fā)明,是中華民族對世界文明的一項偉大貢獻.馬克思曾把指南針和印刷術、火藥的發(fā)明稱作“是資產(chǎn)階級發(fā)展的必要前提”.