指南鱼记,是 中国 古代用于指示方位和辨别方向的一种器械,跟 司南 一样。《武经总要》载有制作和使用指南鱼的的方法:“用薄铁叶剪裁,长二寸,阔五分,首尾锐如鱼型,置炭火中烧之,侯通赤,以铁 钤鱼首出火,以尾正对子位, 蘸水 盆中,没尾数分则止,以密器收之。用时,置水碗于无风处平放,鱼在水面,令浮,其首常向午也。”
从现代科学观点来看,这是一种磁化过程。薄针叶应是一种 碳钢 ,把鱼烧红至 居里点 以上后,让它在 地磁场 中急速冷却,使其产生 相变 ,以获得剩磁性。由于 北宋 首都 在 开封市 ,地磁场方向应是北端向下,因此要让鱼尾正对子位(即北方)并略向下倾斜,才能得到最大的 磁化强度 。这是利用地磁 转轴倾角 现象的一种经验方法。“以密器收之”,可能是把铁叶鱼收藏在放置有天然 磁石 的密器内,减少 退磁 作用,以保持它的剩磁性。这种指南鱼使用时,只要在无风处将鱼放入盛水的碗中,让它浮在水面,等到静止的时候,鱼首便会指南。
简介
来历说明
公元九六零年, 赵匡胤 建立 宋朝 ,结束了五代十国时期的封建割据局面。 北宋 时候,农业、 手工业 和商业都有了新的发展。在这个基础上,我国的科学技术获得了辉煌的成就。宋朝时候,我国指南鱼在指南针的制造方面,跟 造纸 法和印刷术一样,也有很大的发展。大约在北宋初年,我国又创制了一种指南工具——指南鱼。
当时有一部有名的军事著作,叫《 武经总要 》,其中说:行军的时候,如果遇到阴天黑夜,无法辨明方向,就应当让老马在前面带路,或者用 指南车 和指南鱼辨别方向。《武经总要》这部书是在 赵祯 庆历 四年(公元一零四四年)以前写成的。这就是说,在那个时候,我国已经有指南鱼,并且把它应用到军事方面去了。
制作工艺
指南鱼用一块薄薄的钢片做成,形状很象一条鱼。它有两寸长、五分宽,鱼的肚皮部分凹下去一些,它象小船一样,可以浮在水面上。钢片做成的鱼没有磁性,所以没有指南的作用。如果要它指南,还必须再用人工传磁的办法,使它变成 四氧化三铁 ,具有磁性。
古代的一种磁性指南工具,用薄铁叶剪裁成鱼形,鱼的腹部略下凹,像一只小船,磁化后浮在水面,就能指南北。当时以此做为一种游戏。
北宋 时, 曾公亮 在《 武经总要 》载有制作和使用指南鱼的的方法:“用薄铁叶剪裁,长二寸,阔五分,首尾锐如鱼型,置炭火中烧之,侯通赤,以铁钤钤鱼首出火,以尾正对子位, 蘸水 盆中,没尾数分则止,以密器收之。用时,置水碗于无风处平放,鱼在水面,令浮,其首常向午也。”这是一种人工磁化的方法,它利用 地球 磁场 使铁片磁化。即把烧红的铁片放置在 子午线 的方向上。而以一定角度放入水中,则使鱼磁化的有效磁场强度增大,磁化效果更好。
后来,指南鱼进行了改进,它与《 武经总要 》一书记载的不一样,是用木头刻成鱼形,有手指那么大,木鱼腹中置入一块天然 四氧化三铁 ,磁铁的S极指向鱼头,用蜡封好后,从鱼口插入一根针,就成为指南鱼。将其浮于水面,鱼头指南,这也是水针的一类。
当时不但有钢片做的指南鱼,还有用木头做的指南鱼和指南龟。 宋代 《 事林广记 》记载了用木头做指南鱼的方法:用一块木头刻成鱼的样子,像手指那样大,指南鱼就做好了。把指南鱼放到水面上,鱼嘴里的针就指向南方。
方法
过去有人认为密器本身为 磁石 ,使它们接触,时间久了,钢片做的鱼就被人工磁化,变成 磁铁 。但这种解释是错误的。 东北师范大学 物理系教授刘秉正先生在1956年就给于了科学的解释:铁片烧红后,温度高于 居里点 ,铁片中的 磁畴 便瓦解而成为顺磁体, 蘸水 火后,磁畴又形成,但在 地磁场 作用下磁畴排列有方向性,故能指南北。因我国 长江 黄河流域一带地磁有大约50度左右的 转轴倾角 ,如水平放置,则只有水平方向分量起作用,而以一定角度放入水中,则使鱼磁化的有效 磁场 强度增大,磁化效果更好。我国人民发明用人造磁铁做指南鱼,这是一个很大的进步。这说明我国人民在九百多年前就已具有相当丰富的 磁铁 知识了。
使用
使用指南鱼,比使用 司南 要方便,它不需要再做一个光滑的铜盘,只要有一碗水就可以了。盛水的碗即使放得不平,也不会影响指南的作用,因为碗里的水面是平的。而且,由于液体的 摩擦力 比固体小,转动起来比较灵活,所以它比司南更灵敏,更准确。
木头指南
像手指那样大,在鱼嘴往里挖一个洞,拿一条 四氧化三铁 放在里面,使它的S级朝外,再用蜡封好口。另外用一根针从鱼口里插进去,指南鱼就做好了。把指南鱼放到水面上,鱼嘴里的针就指向南方。
指南龟也是用木头刻成的,放 磁铁 的办法和木头指南鱼一样,插在尾部。指南龟不放在水里,人们在它的肚子下面挖一个洞,把它装在光滑的 竹钉 上面,使它便于自由转动,它尾部的那根针,也会自动指向南方。
这种木头指南鱼和指南龟,很可能是一些懂得方术的方士创造的,做成以后只是用来变戏法。所以《 事林广记 》的作者,把它们当作《神仙幻术》了。