诞生于中国的罗盘技术，如何从陆地走向海洋？

7月15日，中国人民大学“独树一帜”新版录取通知书正式发布。据新京报《中国人民大学新版录取通知书今日亮相，首批106份已寄出》一文报道，新版录取通知书采用函匣立体式设计，分上下两层。其中，录取通知书函匣上层主体为校史罗盘，罗盘分三层以校徽为中心对称展开。随着录取通知书徐徐打开，从1937年到2022年，罗盘上手绘的四幕校史插画随之转动。这一罗盘的设计，令人耳目一新。

中国人民大学2022年本科生录取通知书函匣上层主体为校史罗盘。图/中国人民大学

艺术文化史学者潘天波在《匠心致远：影响全球文明的中华工匠技术》中，讲述了中华工匠技术史上扇子、磨子、罗盘、鼓风炉、耕犁、轮子、马镫、火器、烟具、漆器等十大具有代表性的技术物，它们在各自独特的时代背景下进行全球传播、交往与互鉴的曲折历史。其中，潘天波指出，在自然文明史上，人类很早就学会了定位空间与方向仪象的时空技术，而这正是“自然罗盘技术”。

潘天波说，自然罗盘技术是早期人类对自然现象的天才发现，考古发掘的空间方向性的图案是史前工匠的智慧表达。 在之后的人类历史发展中，风水罗盘，指南鱼、司南等科学罗盘的先后发明，标志着罗盘技术最终被科学意义所取代，进而被用于发现与探测自然的空间方位。而先进的航海磁石司南装置是宋代科学技术进步的标志性仪器，也是宋代航海技术发达及其远洋能力强大的象征。

以下内容节选自《匠心致远：影响全球文明的中华工匠技术》，小标题为编者所加，非原文所有。已获得出版社授权刊发。

《匠心致远：影响全球文明的中华工匠技术》，潘天波 著，世界图书出版公司2022年6月版。

物质、时间和空间是人类探寻宇宙的三大永恒变量，也是自然宇宙体的三大紧密相联的构成要素。人类对自我生存空间中的时间和物质探寻一直没有停止，并将自然物质赋予特有的时间性和空间性属性，进而建立属于人类的时空逻辑体系。罗盘测向技术的诞生就是人类探寻宇宙物质、时间和空间的产物之一，即在特定的自然物质身上发现其空间指极性和时间永恒性，这确乎是一项全球性的伟大发现与科学发明。

自然罗盘技术是早期人类对自然现象的天才发现

在自然文明史上，人类很早就学会了定位空间与方向仪象的时空技术，通常是利用自然界的动物（鳗鲡、鸽子、燕子、蜜蜂等）迁徙、天体星象（日光、北极星等）、河流水势（高低走向）、树木风向（季风规律）等途径辨析方向，进而为人类自己的行为活动确立坐标。在跨湖桥遗址中，考古学家发现了“带光芒的太阳纹彩陶、火焰纹彩陶和刻划、镂孔、彩绘三者组合的太阳纹图案”。毋庸置疑的是，史前人类刻画的太阳纹图案极具时空性特征，显示出原始人类对时间性方向与空间性方位的认知与渴望，并付诸经验性知识叙事——时间性图案绘画，这些图画具有明显的教育意义，即作为早期人类学习的教科书。

同样，在西安半坡仰韶文化遗址中，曾出土的人面鱼纹彩陶盆上带有明显的方向性刻符，说明半坡古人已经萌生了描绘空间的方位思想或方向意识，具有了一定的判断空间位置和测定方向的能力。诸如此类的考古发掘资料是很多的，再譬如河南濮阳西水坡遗址曾出土6000年前的骨制北斗星形状的斗柄，山西柿子滩旧石器时代遗址的朱绘岩画所刻画的女巫头顶或为北斗七星，浙江余姚河姆渡遗址出土的黑陶腹部的猪图像正中一颗星也是天极星。这些出土的太阳纹、鱼纹、北斗星等原始的时空性特征明显的图案表明，早期人类对自我的空间位置、空间方向以及空间时间的意识，已具备了原始认知与经验描述的能力。

这里姑且可以把早期人类利用自然现象确定方向的技术称为“自然罗盘技术”，只不过这种技术属于经验性技术范畴，或者是环境适应性技术，还不是生产习得性技术。自然罗盘技术是早期人类对自然现象的天才发现，考古发掘的空间方向性的图案是史前工匠的智慧表达。或者说，早期工匠为探寻空间方向利用了自然界的日月星辰、山川树木等物象，已具备了初步的感知方位的能力，这些能力为后来的罗盘定向和定位技术的发明提供了必要基础。原始自然罗盘技术的书写与叙事意味着一个显而易见的教育学问题，即自然现象作为被刻画的图案，既是日常经验性教育与传承的教材，也是后期人类发现和发明新技术的必要教材。

明清时期，风水罗盘已经成为风水命理测算的必备工具

在史前，工匠一般是由巫工组成的群体，并具有较高的地位与身份。《说文解字》曰：“工，巧饰也。象人有规矩也。与巫同意。”这段话里有三个关键词：巧饰、规矩和巫。这三个关键词关联到“工”的三个基本内涵规定：技术、工具和身份。从神话学意义上来看，早期的“工”是非常神圣的，具有一定的神性或宗教性。因此“工”之定名至少表现有三个方面的想象社会学内涵：技术神圣、工具神圣和身份神圣，尤其是巫的身份职业决定了工匠生产的神圣性或巫术性特征。因此，人类早期的技术发明通常具有玄幻的神话色彩。

在自然罗盘技术的参照上，中国古代先民发明的风水罗盘是用来祭祀、礼仪和占卜的一种工具，尤其是用于建筑风水占卜、军事占卜，也有其他重要活动的占卜。譬如早在殷商时期，“卜工制度”就是一种重要的占卜活动，因为工匠在殷商社会中的地位是很显赫的。于是，殷商时期的王依龟甲灼兆而卜，宗教官负责占卜刻辞，记录占卜诸事，并由王册封为工。因此，“卜工制度”，即王占卜工匠之祸乱与逃亡，并册封为工的制度，或为“册工制度”。譬如甲骨卜辞。甲寅（卜），史贞：多工亡尤（《合集》19433）；己酉卜，水工方（《合集》20615）；丙申卜，鼎（貞）：既入商工（《合集》21607）。

上述“三卜”工匠之事，卜问百工是否有祸起，或是否逃亡，或是否有入商工等，可见商王对百工之关注。占卜之目的或不是为了手工之事，意在防止出现不利于官府统治之事；或是否进入工匠行列，即问卜（考察）能否册封为工。不过，殷商时期的占卜工具还没有证据显示是风水罗盘。大约在汉代，被用于占卜的栻盘开始出现，譬如安徽阜阳双古堆、甘肃威武等地曾出土用于占卜的栻盘。至唐代，“掌灵台地理事”的地理堪舆师杨筠松善于制造用于建筑占卜的风水罗盘。至明清时期，风水罗盘已经成为风水命理测算的必备工具。

风水罗盘的出现，显示出人类从早期自然罗盘的空间意义向宗教意义过渡。这体现了早期人类对自然罗盘技术使用的一次转移，实现了自然罗盘功能的一次技术升级，已然表现出一种生产习得性技术的转化与应用。尽管风水罗盘带有明显的宗教意义，但是反映出人类征服自然的一次宗教化思想进步，同样也具有一定的宗教化教育学意义，即规约、调整与引导人类的空间行为选择与方向。

“指南鱼”的出现标志着罗盘从早期的玄幻罗盘开始走向科学罗盘

所谓“科学罗盘”，即用于测定方向的磁石罗盘。用于测定方向的磁石罗盘技术的发明并不是偶然的，它是一个渐变转换的过程，即从自然罗盘向科学罗盘或磁石罗盘的逐渐转换。大约在3世纪，中国人就发现了磁石取针。《鬼谷子全书》云：“其察言也，不失若磁石之取针。”这里的“磁石之取针”，即为磨石成针的实践，或为“司南”之用。《鬼谷子》又云：“故郑人之取玉也，必载司南之车，为其不惑也。”

伴随人们对磁石物理功能的发现与使用，磁石罗盘方位指向的宗教意义逐渐被数字方向的科学意义所取代。直至宋代“指南鱼”的出现，罗盘从早期的玄幻罗盘开始走向科学罗盘，从早期的占卜巫师手中的道具转型为航海家在茫茫大海中确定方向的工具。

就罗盘技术发生史意义而言，它从早期的自然意义逐渐向宗教意义转型，并最终被科学意义所取代，进而被用于发现与探测自然的空间方位。由此，罗盘技术的行为意义也发生多次转型，即从早期经验性的自然罗盘的发现并用于辨别方向，到后来的磁石罗盘技术的发现并被用于风水占卜，发展至后来它被用航行，并在全球发挥引领和规约人们空间行为的教育功能，这显示出罗盘技术知识与自然经验、人类行为之间存在某种伦理学和教育学意义上的复杂关系。换句话说，罗盘技术的伦理性、教育性和经验性为它的全球传播提供可靠的必要基础。

战国时代已经发明了用于判断方位的“司南”

海洋是全球交往的通道，是罗盘技术首先打通了海洋通道，为人类交往指明了航向与位置，并规约与引导人类的空间导向行为。从早期的自然罗盘和风水罗盘，到宋代的旱式罗盘，再到后来的水式罗盘，中国罗盘技术从陆地走向海洋。由此，中国罗盘技术成为走向海洋空间的重要利器。

大约在公元前4世纪到公元前3世纪之间，中国已经开始发现磁石现象，并发现其指南的物理性质。《韩非子·有度》记载了“先王立司南以端朝夕”，即先王用“司南”（天然磁石罗盘）测定方向，它具有明显的教育学意味。这里的“以端朝夕”原理，即《考工记·匠人》所记的“以正朝夕”原理。磁石罗盘是中国古代工匠在劳动中发现和发明的一种指向仪器，它源于春秋时期工匠的采矿冶炼技术或方家的磁石磨针实践，至战国时代已经发明了用于判断方位的“司南”。很明显，司南技术在哲学意义上具有明显的实践性和工具性表征，还具备一定的物质性和工具性特质。

在欧洲，古罗马时期的博物学家普林尼在《博物志》中曾论及磁石现象，罗马共和国时期的哲学家提图斯·卢克莱修·卡鲁斯（约前99—约前55）在《物性论》中也描述过“磁石现象”，卢克莱修的有关磁石的论述后来被16世纪英国的物理学家威廉·吉尔比特援引《论磁石》。

电影《黄金罗盘》（2007）剧照。

但欧洲首次提到磁罗盘技术还是在1190年，当时亚历山大·内克姆（1157—1217）在他的《来自大自然》一书中写道：“水手们在海上航行时，在不能利用阳光的阴天或夜幕将世界裹得一团漆黑，而且他们已不知道他们的船正驶向罗盘的哪个方位时，他们就用一根针去触那块磁石。针就会旋转起来，当针停止运动后，针尖就指向北方。”显然，欧洲论及磁石指南的物理属性较晚，内克姆的《来自大自然》提及的天然磁石罗盘比公元前4世纪的《韩非子》中提及的天然磁石罗盘要晚1500多年。

磁石罗盘技术的发展促进了中国古代造船技术趋向发达

在早期，海洋导航系统主要依赖星象以别四方。《汉书·艺文志》曾记载中国早期占星导航书籍《海中星占验》《海中五星顺逆》《海中二十八宿国分》《海中日月慧虹杂占》等，这里的“海中”或为汉代方士研究的海洋空间。《汉书·艺文志》所记载的汉代导航书籍（或手册）表明汉代人利用自然星象导航的事实。《太平御览》卷十五引东晋虞喜《志林》云：“黄帝乃令风后法斗机，作指南车，以别四方。”这里的“斗机”，抑或为北斗的天机星；“指南车”，或为根据斗机而设计的指向仪。占星导航技术是根据自然现象变化的偶然性习得，也是人类不断探索自然的经验性知识总结。

汉代中国使用磁石导航测向技术已初具雏形，并已懂得磁石指极的物理属性。东汉思想家王充在《论衡·乱龙篇》中云：“顿牟掇芥，磁石引针。”可见，人工磁化现象已经被汉代人认识与利用。刘安等在《淮南子·览冥训》中记载：“若以慈石之能连铁也，而求其引瓦，则难矣。”又曰：“慈石能引铁，及其于铜则不行也。”这说明，汉代已经懂得磁石引铁而不吸其他物质的物理属性。

英国的罗伯特·K.G.坦普尔在《中国的创造精神：中国的100个世界第一》中曾转引了中国一幅大约114年的汉画像，画像中刻画的是一位汉代巫师正在俯视勺形指南针。在武威，曾出土过汉代用于定位的栻盘，即堪舆家所使用的定位罗盘。王充在《论衡》中云：“司南之杓，投之于地，其柢指南。”这里的“司南之杓”，即天然磁石指极杓，“投之于地”之“地”或为栻卜用的地盘。

汉代巫师俯视勺形指南针的画像。图/《匠心致远：影响全球文明的中华工匠技术》

磁石罗盘技术的发展促进了中国古代造船技术趋向发达，也为海上丝路贸易提供了重要的技术条件。1974年，考古人员在广州中山四路发现秦汉时期的“造船遗址”，其中1号船台滑板长达188米以上，中宽1.8米，由此可推断造船载重在25~30吨左右，这明显表明秦汉时期广州造船技术已经相当发达。同时，航海技术也表现在航海测绘以及海上导航知识上。到唐代，《海岛算经》一书表明中国古代已经初步掌握了海洋基本测绘方法。晚唐时堪舆家卜应天的《雪心赋》有“子午针正”的记载，可见磁石指南针的发明不晚于8世纪。

先进的航海磁石司南装置是宋代科学技术进步的标志性仪器

直至北宋年间，人工发明与制造的天然磁石才广泛运用于航海活动。北宋初年的燕肃（961—1040）在《海潮论》中记载，在宋代不仅有陆上“指南车”，还有海航“指南针”。《梦粱录》曰：“风雨晦冥时，惟凭针盘而行，乃火长掌之，毫厘不敢差误，盖一舟人命所系也。”这里的“针盘”，即磁石罗盘针。沈括（1036—1095）在《梦溪笔谈》中也提及用磁针罗盘定方位的方法，如“缕悬法”“水浮法”“指甲法”“碗唇法”等。1044年曾公亮编撰《武经总要》记载了用以辨别方向的“指南车”或“指南鱼”。

电影《黄金罗盘》（2007）剧照。

1116年寇宗奭在《本草衍义》中记载有“针横灯心”的水罗盘。北宋时期，《萍洲可谈》（1119）曰：“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦观指南针。”说明中国在12世纪初已经开始懂得海洋测绘以及学会运用天体和指南针在海上导航的技术。在宋代，我国已经开始学会制造磁体进行导航测向。

到了元符年间（1098—1100），中国海船已普遍安装磁体司南装置，即罗盘指南针。宋人将磁针与司南装置组成一个罗盘指南仪器，它不仅为磁石指南针本身的应用发展提供了基础，更揭开了我国乃至世界远洋航海事业的新篇章。这种磁石指南仪器在古代的称谓很多，有地罗经盘、子午盘、定盘针、针盘等。宋代的磁石罗盘针用于远洋航海导航，为航海测定方位提供可靠的技术工具，也为海上丝路贸易提供重要的技术支持。

宋末元初周达观的《真腊风土记》记载：“自温州开洋，行丁未针，历闽、广海外诸州港口，过七洲洋，经交趾洋，到占城。又自占城顺风可半月到真蒲，乃其境也。又自真蒲行坤申针，过昆仑洋，入港。”这里的“行丁未针”或“行坤申针”也是指宋元时期航海磁石罗盘，也说明宋代的罗盘与指南针走向合一。

先进的航海磁石司南装置是宋代科学技术进步的标志性仪器，也是宋代航海技术发达及其远洋能力强大的象征。在宋代以后，《海道指南图》（元代）、《郑和航海图》（明代）均显示中国古代航海测绘技术先进，英国李约瑟曾在《中国科学技术史》中详细记载了明代（或日本）漆木水罗盘，这既反映了明代航海技术的发达水平，又能体现罗盘技术对地图科学、航海测绘科学等产生了深远的影响。

概言之，中国罗盘技术发展大致经历了三大关键时期：春秋战国时期、汉代时期和宋代时期。从春秋战国时期到汉代时期，是中国对内陆空间的迅速扩张期，进而使得早期的风水罗盘快速转型为方位罗盘，而宋代是中国海洋文化发展时期。由此，航海罗盘的诞生不仅适应宋代国家发展的海洋战略，还为全球海洋事业的发展提供技术支持。

原文作者/潘天波

摘编/何也

编辑/申璐

导语校对/卢茜

旱罗盘与水罗盘，哪一个在航海中更为实用？

文｜郭晔旻

在东西方的技术交流中，中东地区往往扮演了“中介”的角色，火药、造纸术皆是如此，指南针也莫能免。12世纪末期，英国学者亚历山大·尼坎姆（1157—1217）用拉丁文撰写的《论自然界的性质》一书记载：“在阴沉的天气或晚上，当水手们不能看清太阳，也不知道船首驶向何方时，他们便将针与磁石接触。此时针在盘上旋转，当旋转停止时，针就指向北方。”这本书的成书时间被考证为1190年，这也是欧洲文献中首次见到有关指南针的记载。之所以会比阿拉伯、波斯的文献还显得时间早，恐怕也是前者的商人注重技术保密的缘故。无论如何，欧洲从对磁石的示极性都不甚了了一下子进步到将指南针用于航海，如此“跨越性的发展”只能用“拿来主义”来解释。恩格斯在《自然辩证法》里就断言，“磁针在1180年左右由阿拉伯人传至欧洲”。在阿拉伯人只是从中国传播指南针技术“二传手”这一前提下，这个论断距离实际情况应该不会太远。

17 世纪木刻画，简单的鱼形罗盘示意图

在这方面的一个证据，是13世纪初期的居约用古法文写的咏指南针诗句。尼坎姆虽然谈到指南针在欧洲航海中的应用，但没有对其形制和构造做出介绍。而居约则明白无误地写道，“磁针穿在麦秆上，置于水面浮动，它就对准北极星”。显而易见，当时的欧洲早期航海罗盘是中国早就实用化的水罗盘。其制造方法与中国一样，将经过磁石感应的铁针横穿在植物光滑的茎秆中，再漂浮在刻有方位的罗盘中间的圆形水槽内，当磁针停止转动时，其两端便分别指向南北。其中微小的差异不过是刻度方位格数有多有少。另外欧洲人强调指北，中国人则以南为尊而已。

而且，与古代中国和阿拉伯船只采用水罗盘导航的做法不同，欧洲的航海家们很快就将青睐的目光转向旱罗盘。1269年，法国实验物理学家皮埃尔将旱罗盘放入有玻璃罩的圆盒内，使之成为便携式仪器。因此，13世纪后期，指南针已在欧洲广泛使用。

旱罗盘上的指南针有固定支点，而且它在使用时无需用水，当然较之水罗盘方便。不过欧洲人早期的旱罗盘也有缺陷，当海船在风浪中大幅度摆动时，磁针会过分倾斜而靠在盘体上转不动。到了16世纪，欧洲人的航海罗盘开始出现了称为“万向支架”的装置。它由两个直径略有差别的铜圈组成，小圈内切于大圈，并用枢轴连结后安放在固定支架上。旱罗盘就安放在内圈之中。这样，无论船只如何在大洋中晃动，罗盘总能保持水平状态，从根本上克服了旱罗盘用于航海导航的技术障碍。明代中期以后，葡萄牙和荷兰航船正是依靠旱罗盘导航来到东亚，又将这种改进的旱罗盘直接或通过日本传回了指南针的发源地——中国。

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