指南針是用以判別方位的一種簡(jiǎn)單儀器。又稱(chēng)指北針。指南針的前身是中國(guó)古代四大發(fā)明之一的司南。主要組成部分是一根裝在軸上可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的磁針。磁針在地磁場(chǎng)作用下能保持在磁子午線的切線方向上。磁針的北極指向地理的北極，利用這一性能可以辨別方向。常用于航海、大地測(cè)量、旅行及軍事等方面。同名的還有樂(lè)隊(duì)名稱(chēng)以及電影名稱(chēng)。
世界上最早發(fā)明指南針
四大發(fā)明之指南針（沈括紀(jì)念）大銅章
春秋時(shí)期，中國(guó)勞動(dòng)人民就在采礦、冶煉中，逐漸認(rèn)識(shí)了磁石。到戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，就有人用磁石做成器具來(lái)判定方向，當(dāng)時(shí)叫“司商”它是在一個(gè)無(wú)沿的方盤(pán)上放置一只水勺似的磁石，水勺的柄端向南指。到北宋后期（公元11世紀(jì)），中國(guó)人民創(chuàng)造了人工磁鐵，此后又創(chuàng)制了“指南魚(yú)”把用磁鋼片制成的“魚(yú)”放在水面上，以此指示方向。后來(lái)經(jīng)過(guò)反復(fù)研究改進(jìn)，又把磁鋼片改成細(xì)小的磁鋼針，并使它的尖端成磁北極，末端成為磁南極，這就成了指南針。
北宋杰出的科學(xué)家沈括，對(duì)于指南針的制作和使用，作了許多科學(xué)的說(shuō)明和分析。到了14世紀(jì)初，指南針才由中國(guó)傳到歐洲。
指示方向原理
地球是個(gè)大磁體，其地磁南極在地理北極附近，地磁北極在地理南極附近。
指南針在地球的磁場(chǎng)中受磁場(chǎng)力的作用，所以會(huì)一端指南一端指北。
輾轉(zhuǎn)傳入歐洲后在航海大發(fā)現(xiàn)中發(fā)揮出不可替代的作用。但科學(xué)史家清楚，最早解答“指南針為何能夠指南”問(wèn)題的并不是中國(guó)人，而是英國(guó)科學(xué)家吉爾伯特。那么，中國(guó)發(fā)明指南針后對(duì)指南針理論作過(guò)什么樣的探討？吉爾伯特的理論是否及時(shí)傳到了中國(guó)？明末清初的“西學(xué)東漸”，又對(duì)我國(guó)指南針理論的發(fā)展有過(guò)哪些影響？上海交通大學(xué)科學(xué)史與科學(xué)哲學(xué)系教授關(guān)增建從2003年起開(kāi)始著手研究這些基本上還是空白的問(wèn)題。
“中國(guó)最早的指南針理論，是建立在陰陽(yáng)五行學(xué)說(shuō)基礎(chǔ)上的‘感應(yīng)說(shuō)’。”關(guān)增建介紹，11世紀(jì)中葉時(shí)我國(guó)大科學(xué)家沈括還對(duì)指南針感到匪夷所思，他的《夢(mèng)溪筆談》介紹了指南針的人工磁化方法、磁偏角的發(fā)現(xiàn)和指南針的架設(shè)方法，但對(duì)指南針為什么會(huì)指南卻沒(méi)有一點(diǎn)概念——“磁石之指南……莫可原其理！”隨后，文人學(xué)者們從陰陽(yáng)五行學(xué)說(shuō)出發(fā)，結(jié)合當(dāng)時(shí)人們對(duì)大地形狀的認(rèn)識(shí)，提出各種指南針理論。例如，最晚成書(shū)于宋代的《管氏地理指蒙》，首先提出如下邏輯：
“磁針是鐵打磨成的，鐵屬金，按五行生克說(shuō)，金生水，而北方屬水，因此北方之水是金之子。鐵產(chǎn)生于磁石，磁石是受陽(yáng)氣的孕育而產(chǎn)生的，陽(yáng)氣屬火，位于南方，因此南方相當(dāng)于磁針之母。這樣，磁針既要眷顧母親，又要留戀子女，自然就要指向南北方向。”
關(guān)增建表示，從近代物理學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，“蒙氏理論”完全異想天開(kāi)，但從事物的屬性出發(fā)解釋其行為，在東西方科學(xué)史上都是常用的做法。我國(guó)古代陰陽(yáng)學(xué)說(shuō)昌盛，用陰陽(yáng)學(xué)說(shuō)闡釋指南針指南及“常微偏東”的原理，是再自然不過(guò)的事情。特別是，該理論認(rèn)為磁石不同端面有不同屬性，它們決定磁針的指向，這種說(shuō)法很容易啟發(fā)人們發(fā)現(xiàn)磁石的兩極，并進(jìn)一步聯(lián)想到磁極與磁針指向之間的關(guān)系，從而為正確認(rèn)識(shí)這一問(wèn)題找到可能的途徑。
南宋人的指南針原理，仍認(rèn)為“指南針之所指，即陽(yáng)氣之所在”，只是圍繞磁偏角現(xiàn)象，立論依據(jù)更多轉(zhuǎn)向地理方位的坐標(biāo)系統(tǒng)——中國(guó)古人認(rèn)為地是平的、大小有限，這樣地表面必然有個(gè)中心，過(guò)該中心的那條子午線就是唯一的南北方向。南宋人曾三異等認(rèn)為，一旦測(cè)量地點(diǎn)不在這條南北線上，指南針?biāo)赶蜃匀弧吧倨薄５矫鞔腥思偻心咸迫酥髦赋觯改险樣纱蟮胤轿幌到y(tǒng)決定，而偏角則由天體方位劃分系統(tǒng)所決定。關(guān)增建認(rèn)為，這種說(shuō)法“體現(xiàn)了傳統(tǒng)指南針理論在陰陽(yáng)感應(yīng)學(xué)說(shuō)和磁偏角的存在這一矛盾面前所表現(xiàn)出來(lái)的窘迫”。
明萬(wàn)歷年間（公元1573～1620年），傳教士來(lái)華，帶來(lái)西方的指南針理論、地球?qū)W說(shuō)以及相關(guān)科技知識(shí)。受其影響，中國(guó)學(xué)者開(kāi)始從新的視角探討指南針理論問(wèn)題，在此過(guò)程中，陰陽(yáng)五行的作用不斷淡化，力學(xué)角度的分析不斷增加，但吉爾伯特1600年提出的科學(xué)理論連西方學(xué)界都沒(méi)統(tǒng)一，更談不上入主東土。傳教士中，1658年抵華的比利時(shí)耶穌會(huì)士南懷仁的指南針理論最系統(tǒng)，但他認(rèn)為決定磁針指向的是地球的地理南北兩極本身，理論仍然局限在古代科學(xué)的范圍，而不像吉爾伯特認(rèn)識(shí)到地球本身存在一個(gè)磁體。南懷仁理論在中國(guó)影響深遠(yuǎn)，直到19世紀(jì)中葉，我國(guó)仍有學(xué)者用它解釋指南針問(wèn)題。而此時(shí)，清末來(lái)華的傳教士已開(kāi)始著手把西方近代磁學(xué)知識(shí)介紹給中國(guó)了。
指南針的發(fā)展史
指南針也叫羅盤(pán)針，是我國(guó)古代發(fā)明的利用磁石指極性制成的指南儀器。因此，介紹司南必須從磁石說(shuō)起。
磁石通常稱(chēng)為“吸鐵石”，它把許多鐵屑緊緊吸在一起，就象一個(gè)慈祥的母親吸引自己的孩子，所以人們稱(chēng)它為“慈石”。
磁石吸鐵是因?yàn)槊繅K磁石兩頭都有不同的磁極，一頭叫正極，另一頭叫負(fù)極。人類(lèi)居住的地球也是一塊天然大磁鐵，地球的南北兩頭也有不同的磁極，地球的北極是負(fù)磁極，地球南極為正磁極。根據(jù)同性磁極相排斥，異性磁極相吸引的原理，拿一根可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的磁針，無(wú)論站在地球的什么地方，它的正極總是指北，負(fù)極總是指南。
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