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开启西方大航海时代 海上罗盘应用不晚于宋徽宗时期

很多工具应用都是人类经验累积成果。

“定位”是人类基本需求。即使在茹毛饮血的野蛮时代,去了某些地方狩猎,总不能忘记归家的路。要辨别方向,靠的除了自身方向感、日月星辰,中国古时所用的“司南”成为了重要工具。

司南,即是指南针及罗盘,现代普遍认知认为,没有它们,就不会有西方的大航海时代。虽然没人了解是谁最早把这磁石制成的设备装上了船,但这种船,最早出现在广州附近的海面。

四川三星堆出土的司南 (网上图片)

从人类社会的早期开始,岭南地区特别是广州是造船胜地。从西汉南越王墓中出土的铜提筒,纹绘了载满以羽毛装饰战士的大船,就是当时的水上健儿。我们能从世界各地历史遗存找到控制独木舟或木筏穿洲过洋的証据,但孤舟重洋,没有有效的辨别方向的工具,成本是相当高昂。

船纹铜提桶纹饰拓片 (网上图片)

宋代为中国南方远洋航行的高峰,除了大量巨舰建造记录,学者还表示离不开航海技术突飞猛进。技术突破的标志,就是指南针应用于航海上。目前学术界公认有关指南针最早记录,来自北宋朱彧于宣和元年(公元1119年)所撰的《萍州可谈》:“舟师识地理,夜则观星,昼则观日,阴晦则观指南针,或以绳钩取海底泥,嗅之便知所至。”当时他根据父亲朱服在广州做知州时的所见所闻而写。朱服则在北宋哲宗元符二年(公元1099年)至徽宗崇宁元年(公元1102年)任广州知州,即广州海船上使用指南针的时间不会晚于此时。

根据现代学者研究,中国最初的指南针采用的水浮法。后来,水浮法指南针被称为水罗盘—先将磁化铁针穿过灯芯草,浮在水上,水上转动磁针就能指引方向,再将之与方位盘结合,就成了“水罗盘”。出现时间大约在南宋。南宋赵汝适《诸蕃志》载:“渺茫无际,天水一色,舟舶来往,惟以指南针为则。昼夜守视惟谨,毫厘之差,生死系矣。”船上有专门负责守着罗盘者,不断修正航向,皆因这是船只安全关键。

用罗盘导航,可以说是今天海图经纬化之始。借助先进设备,宋朝海外贸易超过前代,成为世界从事海外贸易的重要国家。那时中国商船的踪迹,近至朝鲜、日本,远达阿拉伯半岛和非洲东海岸。

宋代海船出土 (网上图片)

指南针在中国古代经历长时间演进。学者指,东汉王充《论衡》中所记“司南之构杓,投之于地,其抵抵指南”,应是将磁石琢成磁勺,放在占卜用的星盘上来旋定南北。宋代庄季裕《鸡肋篇》记载了两只水瓢中置磁石铁屑,“施展”两瓢相互吸引的幻术,这反映南宋初年司南已被指南针取代。

事实上,用磁石制造司南,需要琢玉工艺手段,费工费时,而且如果质料不精,极向不准,是很难完成,但当中国古人掌握磁石对钢铁人工磁化技术来制造指南针—将一根钢针在磁石上摩擦磁化—就方便得多。这项发明最早的记载见于北宋科学家沈括所著《梦溪笔谈》:“方家以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。水浮多荡摇,指爪及碗唇上皆可为之,运转尤速,但坚滑易坠,不若缕悬为最善。其法取新渡中独茧缕,以芥子许蜡缀于针腰,无风处悬之,则针常指南”。

《梦溪笔谈》局部 (网上图片)

另一方面,沈括精于天文历法,并在圭表(为中国古代根据日影长度变化测定季节、划分四季和推算历法的工具)的地理子午观测比较中加以证明“磁针偏角”,这项发现为古代科学史上的重要成果。欧洲到了13世纪才发现。

在明代嘉靖年以前,中国海航一直使用水罗盘,但不太平稳。当中国传统指南针于12-13世纪经阿拉伯传入欧洲后,欧洲人将磁针放在钉子尖端,可自由转动,制成旱罗盘,性能更适用于航海。中国也在嘉靖年间后开始使用旱罗盘。