文｜郭晔旻
另一种名称类似的“指南鱼”，却是货真价实的“指南针”前身。它的出现，其实是古人对磁学认识深化后水到渠成的结果。在长期的历史实践中，当古人意识到天然磁石是多么不可靠时，自然就开始寻找它的替代品——人工磁铁。三国魏人管辂所著的《管氏地理指蒙》中明确提到将铁针磁化后可指南北。不过，后人考证该书实为唐人伪作，实际写作年代在公元9世纪至10世纪期间。也就是说，最迟在晚唐年间，中国人懂得了如何进行人工磁化了。
北宋庆历四年（1044）成书的《武经总要》里，就记载了利用人工磁化的办法制作“指南鱼”的办法。这其实是一本当时的“军事大全”。按其说法，在“夜色暝黑，又不能辨方向”的情况下，“指南鱼”就可以派上用场，“以辨所向”了。
“指南鱼”究竟是怎么回事呢？首先，要把薄铁片做成鱼状，并将其置炭火中加热至通红。接下来，用铁钳夹住鱼头出火，将其尾对着北方。在这样的位置时将其放入水盆中淬火，使尾浸入水中数分，然后取出，收藏在密闭的容器里。如此就大功告成了。使用时，用一小碗盛水，放在无风处。把鱼尽可能平放在水面，使其浮于水面，鱼头就会朝南。
从现代的物理学眼光看，这就是一种利用强大地球磁场的作用来使铁片磁化的方法。正如水烧开后会改变形态变成蒸汽一样，当磁铁被加热到“居里点（770℃）”后，铁磁体由于内部分子剧烈热运动的影响会褪去磁性。同样，正如蒸汽在冷却过程中又能重新冷凝成水那样，高温的铁冷却到“居里点”以下时，只要在冷却时位于南北方向，它就能从地球本身的磁场作用中获得微弱的磁性，令鱼头总是指向南方。
这是世界上最早利用地磁磁化“指南针”的记载。但这种人工磁化法所获得的磁性仍不够强，实用价值也不大，然而人工磁化这一方法本身，就是磁学史和地磁学史的一件大事。沈括在稍后的《梦溪笔谈》（1086年）里记载了另一种更加先进的人工磁化方法：“方家以磁石摩针锋，则能指南。”这是因为在钢针内部本来就存在着一个一个小单元磁体，称之为“磁畴”。但由于这些磁畴排列杂乱无章，所以相互之间都把磁性抵消了，使得钢针总体上就不具备磁性了。钢针受到磁石的摩擦后，受到磁石磁场的强烈影响，这样原来杂乱无章排列的小磁畴就像听话的小学生一样变得有规律的排列，其磁南极和磁北极都各自指向相同的方向，最终这根钢针就变成了磁针——指南针。由于这种人工磁化的方法既简便又有效，具有较高的实用价值。于是，在19世纪现代电磁铁出现之前，几乎所有的“指南针”都是以类似的“人工磁化法”制成的。
值得注意的是，沈括在记述了“指南针”的制法以后紧接着就写道，指南针的指向“常微偏东，不全南也”。这是不是说明古人发明的指南针功能不够完善呢？真相恰恰与之相反。从磁学角度看，针状磁体比琢磨而成的勺状天然磁石或是铁片制作的指南鱼在形状上都更加合理，因为其内部磁畴排列更规则而均匀，其指极灵敏度也随之增加，所以才能发现指示方位的偏移。
今天的物理学知识告诉我们，地球磁场的方向与地理方向有着微小的偏差，比如地磁北极与地理北极相距将近2000公里。地理北极与地磁北极之间的角度差称为“磁偏角”。由于磁偏角的存在，“指南针”的指向的确略微偏离了正南方向。沈括在《梦溪笔谈》里所记录的，正是关于“磁偏角”的认识。在这方面，中国人又一次走在了全世界的最前面。西方据说直到1492年意大利人哥伦布在横渡大西洋的航行中才观察到磁偏角现象，比沈括晚了四百多年。
沈括不愧为那个时代的伟大科学家，他在《梦溪笔谈》里还总结了四种放置指南针的方法。第一种叫“水浮法”，把几小段灯草穿在带磁的钢针上，使磁针可以浮在水面，和指南鱼起同样作用而实用性更强，其缺点是水面常会动荡，磁针所指不准。第二种叫“指甲旋定法”，第三种叫“碗唇旋定法”，就是把磁针放在手指甲上或放在碗边上。宋时的碗与今日使用的碗不同，碗唇较厚，比较适合放置指南针，但手指甲和碗边都比较光滑，磁针很容易滑落，应用起来不太方便。第四种叫“缕旋法”。即用蜡把线的一端粘在针腰，挂在无风处，这种方法不怕震动，磁针也不会滑落。尽管各有千秋，这些方法比起当年王充所说的“司南之杓，投之于地”，无疑都要进步得多了。
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