一. 磁石和司南
磁石出现的原始年代无法考证，古代关于慈石的最早记载见于《管子﹒地数篇》。约公元前5000-2070，黄帝问于伯高，黄帝：吾欲陶天下而以为一家，为之有道乎？伯高：上有丹砂者下有黄金，上有慈石者下有铜金，上有陵石者下有铅、锡、赤铜，上有赭者下有铁，此山之见荣者也。苟山之见其荣者，君谨封而祭之。
秦汉以前，中国典籍里没有“磁”字，磁石写作“慈石”。这是为什么呢？东汉高诱解释说：“石，铁之母也。以有慈石，故能引其子；石之不慈也，亦不能引也。”原来中国古人把磁石吸铁比做慈母爱子，所以称磁石为“慈石”。
司南，是最早的指南器，在公元前5世纪的战国时代已出现和使用。当时的司南不仅做为度量工具，其寓意还用于谋略和国策。据成书于公元前四世纪的《鬼谷子﹒谋篇》记载：故郑人之取玉也，载司南之车，为其不惑也。夫度材、量能、揣情者，亦事之司南也。
公元前三世纪的《韩非子﹒有度篇》记载：夫人臣之侵其主也，如地形焉，即渐以往，使人主失端、东西易面而不自知。故先王立司南以端朝夕。故明主使其群臣不游意于法之外，不为惠于法之内，动无非法。
二. 纵横时空的汉代司南
汉代司南由一把小勺和一个地盘组成，小勺是用天然磁体磨成的，勺头底部是半球面，外力拨动勺柄，勺体即以球面顶端为圆心在地盘上旋转。
地盘用铜做成，内圆外方，中心圆外围依次布列八卦、天干、地支和二十八星宿，除重合的不计外，共标出了24个方向。天干、地支代表时间，八卦、二十八星宿代表宇宙和相对的28组星象。
天干：甲乙丙丁戊己庚辛壬癸，地支：子丑寅卯辰巳午未申酉戌亥。它们组合在一起的时候就构成了不同的时空维度。(即是干、坤、艮、震、坎、离、巽、兑八卦代表方位)，而二十八星宿是代表天上的二十八组星象图，(名为角、亢、氐、房、心、尾、箕、斗、牛、女、虚、危、室、壁、奎、娄、胃、昴、毕、觜、参、井、鬼、柳、星、张、翼、轸)。司南之杓，投之于地，其柢指南。当仔细体察我们会发现，司南的小勺在时空因素间不停运转，会穿梭不同的时间和空间，仿佛浩瀚宇宙，停止后勺柄定位南方，一时间，时空方位变无形为有形，仿佛又真实可触。古人是站在宇宙的基点上把握人体和时空的对应联系，最早发现了磁能量的存在和定向，司南是这种智慧的一种的应用。
天干和地支合称干支。十天干分别是甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸，十二地支是子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥组合便成为以“甲子”开始排列组合的六十干支循环。历史上以干支纪年已使用了近三千年。天干地支还用于计日，十二地支对应十二个时辰，一个时辰相当于现在的两个小时。赤道式日晷在南宋时期广泛用于计时，利用指针的投影来测定时辰。夏至日北极而影短，昼六十刻，夜四十刻。冬至日南极而影长，夜六十刻，昼四十刻也。易通卦验曰：“冬至，晷长丈三尺。夏至，晷长尺五寸。“谓立八尺表之阴也。”
三. 未解之迷
古人对生命和自然规律的认识，有许多是未解之迷。公元132年，张衡发明的地动仪，其机械原理和震元感应原理至今仍无法解释。
据《后汉书﹒张衡列传》记载：阳嘉元年，张衡复造候风地动仪。以精铜铸成，员径八尺，合盖隆起，形似酒尊，饰以篆文山龟鸟兽之形。中有都柱，傍行八道，施关发机。外有八龙，首衔铜丸，下有蟾蜍，张口承之。[一]其牙机巧制，皆隐在尊中，覆盖周密无际。如有地动，尊则振龙机发吐丸，而蟾蜍衔之。振声激扬，伺者因此觉知。虽一龙发机，而七首不动，寻其方面，乃知震之所在。验之以事，合契若神。自书典所记，未之有也。尝一龙机发而地不觉动，京师学者咸怪其无征，后数日驿至，果地震陇西，于是皆
服其妙。自此以后，乃令史官记地动所从方起。
四. 指南针的演绎
据沈括《梦溪笔谈》记载，北宋时有四种不同装置的针型指南仪，即水浮法、缕悬法、指甲法和碗唇法。水浮法指南针是把磁针横穿灯草心，放在水碗内，利用灯草的浮力和水的滑动力用磁针来指示南北。缕悬法是把一根磁针用单丝粘住，悬在木架上，针下则安放一个标有方位的圆盘；静止时，钢针就指示南北。指甲法是把一枚磁针放置在大拇指的指甲上，磁针会在光滑的指甲表面旋转而指南北。碗唇法则是把磁针置于碗的边缘。在这四种方法中，缕悬法指针转动灵活，在指导方位上准确性较高。但使用时不能有风，物体不得晃动，有很多限制。而水浮法指南针漂浮水面，能相对保持磁针的水平和稳定。
沈活在试验缕悬法指南针时，多次发现磁针并不是指示正南正北，而是微偏西北和东南，从而发现了地磁偏角──地球南北极连线交叉构成的夹角，这是世界上关于地磁偏角最早记载。
除了指南针以外，元朝时期，还造成了立针式的指南工具──指南龟和指南鱼：在木刻的龟、鱼腹部安装磁体，下用立针支撑。到了明嘉靖年间，又出现了旱罗盘。旱罗盘以钉子支在磁针的重心处，并且使指点的摩擦阻力十分小，磁针可以自由转动。由于磁针有了固定支点，就不会象放在水面那样到处游荡。因此旱罗盘比水罗
盘更适用于航海。
五. 普世的文明
明代中国的航海家郑和曾率庞大船队七下西洋。郑和领导的船队，共有二万七千多人，乘坐大船六十多艘，这些船上有罗盘针和航海图，这些大船称为“宝船”。最大的“宝船”，长四十丈，阔十八丈，是当时海上最大的船只。这支船队到过印度支那半岛、南洋群岛、印度、波斯和阿拉伯的许多地方，最远到过非洲东岸，前后经过三十多个国家。
12世纪前后，指南针通过贸易传到了阿拉伯，后传到欧洲。
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