一. 磁石和司南
磁石出現的原始年代無法考證，古代關於慈石的最早記載見於《管子﹒地數篇》。約公元前5000-2070，黃帝問於伯高，黃帝：吾欲陶天下而以為一家，為之有道乎？伯高：上有丹砂者下有黃金，上有慈石者下有銅金，上有陵石者下有鉛、錫、赤銅，上有赭者下有鐵，此山之見榮者也。苟山之見其榮者，君謹封而祭之。
秦漢以前，中國典籍裡沒有“磁”字，磁石寫作“慈石”。這是為什麼呢？東漢高誘解釋說：“石，鐵之母也。以有慈石，故能引其子；石之不慈也，亦不能引也。”原來中國古人把磁石吸鐵比做慈母愛子，所以稱磁石為“慈石”。
司南，是最早的指南器，在公元前5世紀的戰國時代已出現和使用。當時的司南不僅做為度量工具，其寓意還用於謀略和國策。據成書於西元前四世紀的《鬼穀子﹒謀篇》記載：故鄭人之取玉也，載司南之車，為其不惑也。夫度材、量能、揣情者，亦事之司南也。
西元前三世紀的《韓非子﹒有度篇》記載：夫人臣之侵其主也，如地形焉，即漸以往，使人主失端、東西易面而不自知。故先王立司南以端朝夕。故明主使其群臣不遊意於法之外，不為惠於法之內，動無非法。
二. 縱橫時空的漢代司南
漢代司南由一把小勺和一個地盤組成，小勺是用天然磁體磨成的，勺頭底部是半球面，外力撥動勺柄，勺體即以球面頂端為圓心在地盤上旋轉。
地盤用銅做成，內圓外方，中心圓外圍依次布列八卦、天干、地支和二十八星宿，除重合的不計外，共標出了24個方向。天干、地支代表時間，八卦、二十八星宿代表宇宙和相對的28組星象。
天干：甲乙丙丁戊己庚辛壬癸，地支：子醜寅卯辰巳午未申酉戌亥。它們組合在一起的時候就構成了不同的時空維度。(即是乾、坤、艮、震、坎、離、巽、兌八卦代表方位)，而二十八星宿是代表天上的二十八組星象圖，(名為角、亢、氐、房、心、尾、箕、鬥、牛、女、虛、危、室、壁、奎、婁、胃、昴、畢、觜、參、井、鬼、柳、星、張、翼、軫)。司南之杓，投之於地，其柢指南。當仔細體察我們會發現，司南的小勺在時空因素間不停運轉，會穿梭不同的時間和空間，仿佛浩瀚宇宙，停止後勺柄定位南方，一時間，時空方位變無形為有形，仿佛又真實可觸。古人是站在宇宙的基點上把握人體和時空的對應聯繫，最早發現了磁能量的存在和定向，司南是這種智慧的一種的應用。
天干和地支合稱幹支。十天干分別是甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸，十二地支是子、醜、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥組合便成為以“甲子”開始排列組合的六十幹支循環。歷史上以幹支紀年已使用了近三千年。天干地支還用於計日，十二地支對應十二個時辰，一個時辰相當於現在的兩個小時。赤道式日晷在南宋時期廣泛用於計時，利用指針的投影來測定時辰。夏至日北極而影短，晝六十刻，夜四十刻。冬至日南極而影長，夜六十刻，晝四十刻也。易通卦驗曰：“冬至，晷長丈三尺。夏至，晷長尺五寸。“謂立八尺表之陰也。”
三. 未解之迷
古人對生命和自然規律的認識，有許多是未解之迷。公元132年，張衡發明的地動儀，其機械原理和震元感應原理至今仍無法解釋。
據《後漢書﹒張衡列傳》記載：陽嘉元年，張衡復造候風地動儀。以精銅鑄成，員徑八尺，合蓋隆起，形似酒尊，飾以篆文山龜鳥獸之形。中有都柱，傍行八道，施關發機。外有八龍，首銜銅丸，下有蟾蜍，張口承之。[一]其牙機巧制，皆隱在尊中，覆蓋周密無際。如有地動，尊則振龍機發吐丸，而蟾蜍銜之。振聲激揚，伺者因此覺知。雖一龍發機，而七首不動，尋其方面，乃知震之所在。驗之以事，合契若神。自書典所記，未之有也。嘗一龍機發而地不覺動，京師學者咸怪其無征，後數日驛至，果地震隴西，於是皆
服其妙。自此以後，乃令史官記地動所從方起。
四. 指南針的演繹
據沈括《夢溪筆談》記載，北宋時有四種不同裝置的針型指南儀，即水浮法、縷懸法、指甲法和碗唇法。水浮法指南針是把磁針橫穿燈草心，放在水碗內，利用燈草的浮力和水的滑動力用磁針來指示南北。縷懸法是把一根磁針用單絲粘住，懸在木架上，針下則安放一個標有方位的圓盤；靜止時，鋼針就指示南北。指甲法是把一枚磁針放置在大拇指的指甲上，磁針會在光滑的指甲表面旋轉而指南北。碗唇法則是把磁針置於碗的邊緣。在這四種方法中，縷懸法指針轉動靈活，在指導方位上準確性較高。但使用時不能有風，物體不得晃動，有很多限制。而水浮法指南針漂浮水面，能相對保持磁針的水平和穩定。
沈活在試驗縷懸法指南針時，多次發現磁針並不是指示正南正北，而是微偏西北和東南，從而發現了地磁偏角──地球南北極連線交叉構成的夾角，這是世界上關於地磁偏角最早記載。
除了指南針以外，元朝時期，還造成了立針式的指南工具──指南龜和指南魚：在木刻的龜、魚腹部安裝磁體，下用立針支撐。到了明嘉靖年間，又出現了旱羅盤。旱羅盤以釘子支在磁針的重心處，並且使指點的摩擦阻力十分小，磁針可以自由轉動。由於磁針有了固定支點，就不會象放在水面那樣到處遊蕩。因此旱羅盤比水羅
盤更適用於航海。
五. 普世的文明
明代中國的航海家鄭和曾率龐大船隊七下西洋。鄭和領導的船隊，共有二萬七千多人，乘坐大船六十多艘，這些船上有羅盤針和航海圖，這些大船稱為“寶船”。最大的“寶船”，長四十丈，闊十八丈，是當時海上最大的船只。這支船隊到過印度支那半島、南洋群島、印度、波斯和阿拉伯的許多地方，最遠到過非洲東岸，前後經過三十多個國家。
12世紀前後，指南針通過貿易傳到了阿拉伯，後傳到歐洲。
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