中國四大發(fā)明是什么
四大發(fā)明是指中國古代對世界具有很大影響的四種發(fā)明。即造紙術(shù)、指南針、火藥、活字印刷術(shù)。下面學(xué)習(xí)啦小編分享了中國的四大發(fā)明，一起來了解吧。
中國的四大發(fā)明盤點(diǎn)
四大發(fā)明在人類文明史上的重要地位:印刷術(shù)、指南針、火藥和造紙術(shù)，是我國古代的四大發(fā)明，是我國之所以成為文明古國的標(biāo)志之一。古代，我國的科學(xué)技術(shù)在許多方面居于世界的前列。5世紀(jì)后的千余年里，歐洲處在封建社會之中。在這個(gè)漫長的時(shí)期里，我國的科學(xué)技術(shù)一直在向前發(fā)展，而歐洲的科學(xué)技術(shù)卻停滯不前。只是到了十五、六世紀(jì)，由于封建制度的瓦解和資本主義制度的逐步形成，歐洲的近代自然科學(xué)才得以誕生。
中國四大發(fā)明之：造 紙 術(shù)
造紙是一項(xiàng)重要的化學(xué)工藝，紙的發(fā)明是中國在人類文化的傳播和發(fā)展上，所做出的一項(xiàng)十分寶貴的貢獻(xiàn)，是中國化學(xué)史上的一項(xiàng)重大的成就。
在紙還未發(fā)明之前，甲骨、竹簡和絹帛是古代用來供書寫、記載的材料。但由于西漢的經(jīng)濟(jì)、文化迅速發(fā)展，甲骨和竹簡不能滿足發(fā)展的需求，從而促使了書寫工具的改進(jìn)。
當(dāng)時(shí)人們已開始應(yīng)用小塊的絲綿制成的紙，因?yàn)榭脊艑W(xué)家于1933年在新 羅布淖爾發(fā)現(xiàn)了一張古紙，它是”麻物、白色，作方塊薄片，四周不完整，長約40厘米，寬約100厘米，質(zhì)甚粗糙，不勻凈，紙面尚有麻筋，蓋初做紙時(shí)所做，故不精細(xì)也〃由于古漢時(shí)的紙張是由麻縷和絲綿，加上制法粗糙，所以紙張的質(zhì)量不太好。而麻縷和絲綿都有其本身的作用，如要把它們用作造紙的原料，就必然會受到很大的限制，而難以得到迅速的發(fā)展，來滿足文化生活上對紙張的要求。
在新的客觀形勢要求下，蔡倫的出現(xiàn)便為造紙術(shù)帶來新突破，在《東漢觀記》卷二上記 載：”蔡倫··有才學(xué)，盡忠重慎，每次休沐，閉門以絕賓客，曝體田野。典作尚方，造意用樹皮及敝布、魚網(wǎng)作紙。元興元年奏上，帝善其能，自是莫不用，天下咸稱蔡侯紙〃。從以上看來，蔡倫是用樹皮、破布、魚網(wǎng)造紙的。
雖然在蔡倫之前也有紙的存在，但是原料左身就有很大的局限，而蔡倫對新原料的發(fā)現(xiàn)，
解決了這個(gè)問題。因?yàn)槠撇?、破魚網(wǎng)早已結(jié)束了它們本身的任務(wù)，成了廢物而又用作做原料，對造紙工業(yè)起了極大的動作用。
新原料的使用必然提出新技術(shù)的要求，但是由于典籍流失，實(shí)際的操作如何，已缺乏記載，無從考知，但大概是先張布或網(wǎng)撕破或剪斷，然后放在水里浸漬相當(dāng)長的時(shí)間并且需要加以舂搗，才能做成紙漿。用樹皮做紙張，困難更大一些.除初步切短和后部舂搗外，中間還需要烹煮和加入石灰漿之類的促爛劑。下圖是中國古代造紙工程之(抵壓 覆)及(乾焙火烘 )。
最重要的是造紙事業(yè)經(jīng)過蔡倫的發(fā)明創(chuàng)造，才由自發(fā)的階段轉(zhuǎn)入獨(dú)立自主的階段。蔡倫以前，造紙只是紡織業(yè)中附帶的一個(gè)小部分，并未形成一種獨(dú)立行業(yè)。但是到了蔡倫時(shí)期，使造紙業(yè)從紡織業(yè)中獨(dú)立出來。它有自己的目的和需要，于是就有了迅速的發(fā)展。
在蔡倫之后，紙張大大地推進(jìn)了書籍抄寫和文化傳播的事業(yè)。在兩晉南北朝的時(shí)候，由于書法和繪畫的需要，紙張的要求慢慢提高，尤其在書法上，因?yàn)闀▽埡凸P的要求都是十分高的，所以紙張私質(zhì)素是有必要提高的。
但是由于南北兩朝的文化和背景都各有不同，所以兩地所用的造紙?jiān)隙几饔胁煌?/p>
南朝的紙張以藤皮為主要原料，所這成的藤紙是一張質(zhì)量優(yōu)良的紙張，產(chǎn)地是剡溪。它是當(dāng)時(shí)勞動人民根據(jù)蔡倫利用樹皮造紙的經(jīng)驗(yàn)，就地取材地制造出來的，藤紙的出現(xiàn)，適應(yīng)了東晉偏安的地方形勢，又符合于當(dāng)時(shí)所謂“江左風(fēng)流”的士族的需要。北朝的造紙?jiān)蠀s有所不同，主要以楮梭為主。
發(fā)明人
東漢和帝元興元年(公元105年)，蔡倫在總結(jié)前人制造絲織晶的經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，發(fā)明了用樹皮、破魚網(wǎng)、破布、麻頭等作原料，制造成了適合書寫的植物纖維紙，才使紙成為普遍使用的書寫材料。
造紙術(shù)在7世紀(jì)經(jīng)朝鮮傳到日本。8世紀(jì)中葉傳到阿拉伯聯(lián)合酋長國。到12世紀(jì)，歐洲才仿效中國的方法開始設(shè)廠造紙。
發(fā)明地點(diǎn)：洛陽
中國四大發(fā)明之：印 刷 術(shù)
簡介
木活字它開始于隋朝的雕版印刷，經(jīng)宋仁宗時(shí)的畢升發(fā)展、完善，產(chǎn)生了活字印刷，并由蒙古人傳至了歐洲，所以后人稱畢升為印刷術(shù)的始祖。中國的印刷術(shù)是人類近代文明的先導(dǎo)，為知識的廣泛傳播、交流創(chuàng)造了條件。
雕版印刷是用刀在一塊塊木板上雕刻成凸出來的反寫字，然后再上墨，印到紙上。每印一種新書，木板就得從頭雕起，速度很慢。如果刻版出了差錯(cuò)，又要重新刻起，勞作之辛苦，可想而知。
方法
北宋刻字工人畢升在公元1004年至1048年間，用細(xì)質(zhì)且?guī)в姓承缘哪z泥，做成一個(gè)個(gè)四方形的長柱體，在上面刻上反寫的單字，一個(gè)字一個(gè)印，放在土窯里用火燒硬，形成活字。然后按文章內(nèi)容，將字依順序排好，放在一個(gè)個(gè)鐵框上做成印版，再在火上加熱壓平，就可以印刷了。印刷結(jié)束后把活字取下，下次還可再用。這種改進(jìn)之后的印刷術(shù)叫做活板印刷術(shù)。
這種印刷方法雖然原理簡單，卻與現(xiàn)代鉛字排印原理相同，使印刷技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代。
推廣
后來，元代著名農(nóng)學(xué)家與機(jī)械學(xué)家王楨發(fā)明了木活字，并創(chuàng)造出比較簡捷的適于漢字復(fù)雜特點(diǎn)的轉(zhuǎn)盤排字方法，后來又發(fā)明了金屬活字，使活字印刷得到了改進(jìn)。唐代的雕刻印本傳到日本，8世紀(jì)后期日本完成了木板《陀羅尼經(jīng)》以后又傳到朝鮮民主主義人民共和國、阿拉伯聯(lián)合酋長國一帶和東歐。15世紀(jì)，德國人學(xué)會了用合金鑄字，從此畢升首創(chuàng)的活字印刷在歐洲各地推廣開來。
印刷術(shù)是按照或圖畫原稿制成印刷品的技術(shù)。中國是世界上最早發(fā)明印刷術(shù)的國家。早期的印刷是把圖文刻在木板上用水墨印刷的，現(xiàn)在的木版水印畫仍用此法，統(tǒng)稱“刻版印刷術(shù)”( 亦稱“雕版印刷術(shù)”)刻版印刷的前身是公元前流行的印章捺印和后來出現(xiàn)的拓印碑石等。造紙和制墨等生產(chǎn)技術(shù)出現(xiàn)之后，逐漸發(fā)明了刻版印刷技術(shù)?？贪嬗∷⒌氖紕?chuàng)時(shí)間，現(xiàn)在眾說紛紜，尚未定論。我認(rèn)為它始創(chuàng)于東漢，發(fā)祥在洛陽，盛行于隋唐。世界上現(xiàn)存最早的印刷物是唐咸通九年(公元868年)印制的《金剛經(jīng)》(它全鄭長4877毫米，高244毫米，由七張粘連起來而成一卷。卷首有釋迦說法圖，末有“咸通九年四月十五日王玠為二親敬造普施”題記。原藏于甘肅敦煌千佛洞，1899年發(fā)現(xiàn)。1907年為英國人斯坦因盜去，現(xiàn)存于英國倫敦不列顛博物館)。
歷史記載
北宋科學(xué)家、政治家沈括曾在《夢溪筆談》中有一篇文章叫《活板》，其中詳細(xì)介紹了活板印刷術(shù)的全過程，通俗易懂，非常詳細(xì)。
中國四大發(fā)明之：指 南 針
指南針是中國史上的偉大發(fā)明之一,也是中國對世界文明發(fā)展的一項(xiàng)重大頁獻(xiàn)。指南針是利用磁鐵在地球磁場中的南北指極性而制成的一種指向儀器。上圖是司南模型。
磁石的這種特性,被古人利用來制成指南工具。最早出現(xiàn)的指南工叫司南,戰(zhàn)國時(shí)已普遍使用。它是利用天然磁石琢磨而成,樣子像一只勺,重心位于底部正中,底盤光滑,四周刻二十四向,使用時(shí)把長勺放在底盤上,用手 輕撥,使它轉(zhuǎn)動,停下后長柄就指向南方。東漢王充(論衡.是應(yīng)篇)記載了它的形狀和用法。(鬼谷子.謀篇)里還談到鄭國人到遠(yuǎn)處去采玉,就帶了司南,以免迷失方向。另外,指南車的發(fā)明亦進(jìn)一步把這種儀器提升至更高的境界。下圖分別為指南魚想像圖及戀掛型指車針復(fù)原模型。
但是,用天然磁石琢磨而成的司南,成品較低,磁性較弱。到了宋代,人們發(fā)明了人工磁化方法,制造了指南魚和指南針,而指南針更為簡便,更具實(shí)用價(jià)值。它是以天然磁石摩擦鋼針制成,在地磁作用下保持指南性能;以后把它裝置在方位盤上,就稱為羅盤。這是指南針發(fā)展史上的一大飛躍。下圖是清代所使用航海羅盤。
沈括對指南針放置方法也作過詳細(xì)研究,總結(jié)出四種不同的方法,并作了比較:
一,水浮法。把指南針浮在水面以指示方向,至于具體方法,沈括沒有說明。到北宋晚期,藥物學(xué)家寇宗的(本草衍義.磁石條)才有介紹,原來是在指南針上穿上燈心草,就可以把針浮起。水浮法的缺點(diǎn)是磁針會隨水搖擺不定。
二,指甲旋定法。把磁針放在指甲上,可以靈活運(yùn)轉(zhuǎn),但缺點(diǎn)是容易滑落。
三,碗唇旋定法。把磁針放在碗口邊緣上,也可以旋轉(zhuǎn)自如,但同樣易掉落。
四,懸絲法。取一根新棉絲,用一點(diǎn)蠟粘在磁針中央,懸掛在沒有風(fēng)的地方磁針即可指示方向。
比較之下,沈括認(rèn)為這個(gè)方法最為理想。下圖為沈括指南針的四種試驗(yàn)復(fù)原設(shè)計(jì)。
指南針在公元十一世紀(jì)時(shí)已是常用的定向儀器。指南針的最大頁獻(xiàn),是大大地促進(jìn)了航海事業(yè)的發(fā)展。據(jù)考證,公元十一世紀(jì)末,指南針就開始用于航海了。大約在十二世紀(jì)末到十三世紀(jì)初,指南針由海路傳入阿拉伯,然后由阿拉伯傳入歐洲。
中國四大發(fā)明之：火 藥
火藥是中國四大發(fā)明之一?；鹚?顧名思義就是(著火的藥)。它的起源與煉丹術(shù)有著密切的關(guān)系,是古代煉丹士在煉丹時(shí)無意中配制出來。下圖為元代銅火銃
它是硫黃,硝石,炭的混合物,而前兩項(xiàng)在漢代成書的中國第一部藥物學(xué)典籍(神農(nóng)本草經(jīng))里都被列為重要的藥材。就是火藥本身也被歸入藥類,明代李時(shí)珍的(本草綱目)中說,火藥能治瘡癬,殺蟲,辟濕氣和瘟疫?；鹚幍陌l(fā)明是人們長期煉丹,制藥實(shí)踐結(jié)果,至今已有一千多年歷史。
唐朝末年,火藥已被用于軍事。唐昭宗天佑元年(904年)楊行密的軍隊(duì)圍攻豫章,部將鄭 (以所部發(fā)機(jī)飛火,燒龍沙門,帶領(lǐng)壯士突火先登入城,焦灼被體)<九國志.鄭 傳>。這里所說的(飛火),就是(火炮),(火箭)之類。(火炮)是把火藥制成環(huán)狀,把吊線點(diǎn)燃后用拋石機(jī)拋擲出去;(火箭)則是把火藥球縛于箭鏃之下,將吊線點(diǎn)燃后用弓射出。到了宋代,戰(zhàn)爭接連不斷,促進(jìn)火藥武器的加速發(fā)展。北未政府建立了火藥作坊,先后制造了火藥箭,火炮等以燃燒性能為主的武器和(霹靂炮),(震天雷)等爆炸性較強(qiáng)的武器。南未在1259年造出了以巨竹為筒,內(nèi)裝火藥的(突火槍)。到了元代又出現(xiàn)銅鑄火統(tǒng),稱為(銅)。這些都是以火藥的爆炸為推動力的武器,在戰(zhàn)爭中顯示了前所未有的威力。下圖為南未突火槍和北未火藥箭。
火藥還用來制造爆仗,流星,煙火之類娛樂工具。自然也用于生產(chǎn)事業(yè),不過那是后來的事了。
在12,13世紀(jì),火藥首先傳入阿拉伯國家,然后傳到希臘和歐洲乃至世界各地。對人類社會的文明進(jìn)步,對經(jīng)濟(jì)和科學(xué)文化的發(fā)展,起了推動作用。美法各國直到十四世紀(jì)中葉,才有應(yīng)用火藥和火器的記載。
中國四大發(fā)明之：指南針
指南針的發(fā)明是我國勞動人民，在長期的實(shí)踐中對物體磁性認(rèn)識的結(jié)果。由于生產(chǎn)勞動，人們接觸了磁鐵礦，開始了對磁性質(zhì)的了解。人們首先發(fā)現(xiàn)了磁石引鐵的性質(zhì)。后來又發(fā)現(xiàn)了磁石的指向性。經(jīng)過多方的實(shí)驗(yàn)和研究，終于發(fā)明了可以實(shí)用的指南針。
磁現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)
先秦時(shí)代我們的先人已經(jīng)積累了許多這方面的認(rèn)識，在探尋鐵礦時(shí)常會遇到磁鐵礦，即磁石(主要成分是四氧化三鐵)。這些發(fā)現(xiàn)很早就被記載下來了?！豆茏印返臄?shù)篇中最早記載了這些發(fā)現(xiàn)：“山上有磁石者，其下有金銅。”其他古籍如《山海經(jīng)》中也有類似的記載。磁石的吸鐵特性很早就被人發(fā)現(xiàn)，《呂氏春秋》九卷精通篇就有：“慈招鐵，或引之也。”那時(shí)的人稱“磁”為“慈”他們把磁石吸引鐵看作慈母對子女的吸引。并認(rèn)為：“石是鐵的母親，但石有慈和不慈兩種，慈愛的石頭能吸引他的子女，不慈的石頭就不能吸引了。”
漢以前人們把磁石寫做“慈石”，是慈愛石頭的意思。
既然磁石能吸引鐵，那么是否還可以吸引其他金屬呢?我們的先民做了許多嘗試，發(fā)現(xiàn)磁石不僅不能吸引金、銀、銅等金屬，也不能吸引磚瓦之類的物品。西漢的時(shí)候人們已經(jīng)認(rèn)識到磁石只能吸引鐵，而不能吸引其他物品。
當(dāng)把兩塊磁鐵放在一起相互靠近時(shí)，有時(shí)候互相吸引，有時(shí)候相互排斥?，F(xiàn)在人們都知道磁體有兩個(gè)極，一個(gè)稱N極，一個(gè)稱S極。同性極相互排斥，異性極相互吸引。那時(shí)的人們并不知道這個(gè)道理，但對這個(gè)現(xiàn)象還是能夠察覺到的。
到了西漢，有一個(gè)名叫欒大的方士，他利用磁石的這個(gè)性質(zhì)做了兩個(gè)棋子般的東西，通過調(diào)整兩個(gè)棋子極性的相互位置，有時(shí)兩個(gè)棋子相互吸引，有時(shí)相互排斥。欒大稱其為“斗棋”。他把這個(gè)新奇的玩意獻(xiàn)給漢武帝，并當(dāng)場演示。漢武帝驚奇不已，龍心大悅，竟封欒大為“五利”。欒大利用磁石的性質(zhì)，制作了新奇的玩意蒙騙了漢武帝。
地球也是一個(gè)大磁體，它的兩個(gè)極分別在接近地理南極和地理北極的地方。因此地球表面的磁體，可以自由轉(zhuǎn)動時(shí)，就會因磁體同性相斥，異性相吸的性質(zhì)指示南北。這個(gè)道理古人不夠明白，但這類現(xiàn)象他們很清楚。
指南針的始祖——司南
指南針的始祖大約出現(xiàn)在戰(zhàn)國時(shí)期。它是用天然磁石制成的。樣子象一把湯勺，圓底，可以放在平滑的“地盤”上并保持平衡，且可以自由旋轉(zhuǎn)。當(dāng)它靜止的時(shí)候，勺柄就會指向南方。古人稱它為“司南”，當(dāng)時(shí)的著作《韓非子》中就有：“先王立司南以端朝夕。”“端朝夕”就是正四方、定方位的意思。《鬼谷子》中記載了司南的應(yīng)用，鄭國人采玉時(shí)就帶了司南以確保不迷失方向。
春秋時(shí)代，人們已經(jīng)能夠?qū)⒂捕?度至7度的軟玉和硬玉琢磨成各種形狀的器具，因此也能將硬度只有5.5度至6.5度的天然磁石制成司南。東漢時(shí)的王充在他的著作《論衡》中對司南的形狀和用法做了明確的記錄。司南是用整塊天然磁石經(jīng)過琢磨制成勺型，勺柄指南極，并使整個(gè)勺的重心恰好落到勺底的正中，勺置于光滑的地盤之中，地盤外方內(nèi)圓，四周刻有干支四維，合成二十四向。這樣的設(shè)計(jì)是古人認(rèn)真觀察了許多自然界有關(guān)磁的現(xiàn)象，積累了大量的知識和經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過長期的研究才完成的。司南的出現(xiàn)是人們對磁體指極性認(rèn)識的實(shí)際應(yīng)用。
但司南也有許多缺陷，天然磁體不易找到，在加工時(shí)容易因打擊、受熱而失磁。所以司南的磁性比較弱，而且它與地盤接觸處要非常光滑，否則會因轉(zhuǎn)動摩擦阻力過大，而難于旋轉(zhuǎn)，無法達(dá)到預(yù)期的指南效果。而且司南有一定的體積和重量，攜帶很不方便，這可能是司南長期未得到廣泛應(yīng)用的主要原因。
司南由青銅盤和天然磁體制成的磁勺組成，青銅盤上刻有二十四向，置磁勺于盤中心圓面上，靜止時(shí)，勺尾指向?yàn)槟稀?/p>
指南針的發(fā)明
古代民間常用薄鐵葉剪裁成魚形，魚的腹部略下凹，像一只小船，磁化后浮在水面，就能指南北。當(dāng)時(shí)以此做為一種游戲。東晉的崔豹在《古今注》中曾提到這種“指南魚”。
北宋時(shí)，曾公亮在《武經(jīng)總要》載有制作和使用指南魚的的方法：“用薄鐵葉剪裁，長二寸，闊五分，首尾銳如魚型，置炭火中燒之，侯通赤，以鐵鈐鈐魚首出火，以尾正對子位，蘸水盆中，沒尾數(shù)分則止，以密器收之。用時(shí)，置水碗于無風(fēng)處平放，魚在水面，令浮，其首常向午也。”這是一種人工磁化的方法，它利用地球磁場使鐵片磁化。即把燒紅的鐵片放置在子午線的方向上。燒紅的鐵片內(nèi)部分子處于比較活動的狀態(tài)，使鐵分子順著地球磁場方向排列，達(dá)到磁化的目的。蘸入水中，可把這種排列較快地固定下來，而魚尾略向下傾斜可增大磁化程度。人工磁化方法的發(fā)明，對指南針的應(yīng)用和發(fā)展起了巨大的作用。在磁學(xué)和地磁學(xué)的發(fā)展史上也是一件大事。北宋的沈括在《夢溪筆談》中提到另一種人工磁化的方法：“方家以磁石摩針鋒，則能指南。”按沈括的說法，當(dāng)時(shí)的技術(shù)人員用磁石去摩擦縫衣針，就能使針帶上磁性。從現(xiàn)在的觀點(diǎn)來看，這是一種利用天然磁石的磁場作用，使鋼針內(nèi)部磁疇的排列趨于某一方向，從而使鋼針顯示出磁性的方法。這種方法比地磁法簡單，而且磁化效果比地磁法好，摩擦法的發(fā)明不但世界最早，而且為有實(shí)用價(jià)值的磁指向器的出現(xiàn)，創(chuàng)造了條件。
沈括還在《夢溪筆談》的補(bǔ)筆談中談到了摩擦法磁化時(shí)產(chǎn)生的各種現(xiàn)象：“以磁石摩針鋒，則銳處常指南，亦有指北者，恐石性亦不……，南北相反，理應(yīng)有異，未深考耳。”這是說，用磁石去摩擦縫衣針后，針鋒有時(shí)指南，也有時(shí)指北。從現(xiàn)在的觀點(diǎn)來看，磁石都有N和S兩個(gè)極，磁化時(shí)縫衣針針鋒的方位不同，則磁化后的指向也就不同。但沈括并不知道這個(gè)道理，他真實(shí)的記錄了這個(gè)現(xiàn)象并坦白承認(rèn)自己沒有做深入思考。以期望后人能進(jìn)一步探討。
關(guān)于磁針的裝置方法，沈括介紹了四種方法：
1.水浮法——將磁針上穿幾根燈心草浮在水面，就可以指示方向。
2.碗唇旋定法——將磁針擱在碗口邊緣，磁針可以旋轉(zhuǎn)，指示方向。
3.指甲旋定法——把磁針擱在手指甲上面由于指甲面光滑，磁針可以旋轉(zhuǎn)自如，指示方向。
4.縷懸法——在磁針中部涂一些蠟，粘一根蠶絲，掛在沒有風(fēng)的地方，就可以指示方向了。
沈括還對四種方法做了比較，他指出，水浮法的最大缺點(diǎn)，水面容易晃動影響測量結(jié)果。碗唇旋定法和指甲旋定法，由于摩擦力小，轉(zhuǎn)動很靈活，但容易掉落。沈括比較推重的是縷懸法，他認(rèn)為這是比較理想而又切實(shí)可行的方法。事實(shí)上沈括指出的四種方法已經(jīng)歸納了迄今為止指南針裝置的兩大體系——水針和旱針。
夢溪筆談》是沈括(1031—1095年)所著的有關(guān)我國古代科學(xué)技術(shù)的著作，書中談到磁學(xué)和指南針的一些問題。
南宋陳元靚在《事林廣記》中介紹了另一類指南魚和指南龜?shù)闹谱鞣椒?。這種指南魚與《武經(jīng)總要》一書記載的不一樣，是用木頭刻成魚形，有手指那么大，木魚腹中置入一塊天然磁鐵，磁鐵的S極指向魚頭，用蠟封好后，從魚口插入一根針，就成為指南魚。將其浮于水面，魚頭指南，這也是水針的一類。
指南龜是當(dāng)時(shí)流行的一種新裝置，將一塊天然磁石放置在木刻龜?shù)母箖?nèi)，在木龜腹下方挖一光滑的小孔，對準(zhǔn)并放置在直立于木板上的頂端尖滑的竹釘上，這樣木龜就被放置在一個(gè)固定的、可以自由旋轉(zhuǎn)的支點(diǎn)上了。由于支點(diǎn)處摩擦力很小，木龜可以自由轉(zhuǎn)動指南。當(dāng)時(shí)它并沒有用于航海指向，而用于幻術(shù)。但是這就是后來出現(xiàn)的旱羅盤的先聲。
指南龜發(fā)明年代不晚于1325年。木塊刻成龜型，龜腹部中心嵌以磁體，木龜安放在尖狀立拄上，靜止時(shí)首尾分指南北。
羅盤定位
要確定方向除了指南針之外，還需要有方位盤相配合。最初使用指南針時(shí)，可能沒有固定的方位盤，隨著測方位的需要，出現(xiàn)了磁針和方位盤一體的羅盤。羅盤有堪輿用的羅經(jīng)盤和水羅盤、旱羅盤。
方位盤仍是二十四向，但是盤式已經(jīng)由方形演變成圓形。這樣一來只要看一看磁針在方位盤上的位置，就能斷定出方位來。南宋時(shí)，曾三異在《因話錄》中記載了有關(guān)這方面的文獻(xiàn)：“地螺或有子午正針，或用子午丙壬間縫針。”這是有關(guān)羅經(jīng)盤最早的文獻(xiàn)記載。文獻(xiàn)中所說的“地螺”，就是地羅，也就是羅經(jīng)盤。文獻(xiàn)中已經(jīng)把磁偏角的知識應(yīng)用到羅盤上。這種羅盤不僅有子午針(確定地磁場南北極方向的磁針)，還有子午丙壬間縫針(用日影確定的地理南北極方向)這兩個(gè)方向之間的夾角，就是磁偏角。
盤面周圍刻二十四方位，內(nèi)中盛水，磁針橫穿燈草，浮于水面。
現(xiàn)在人們已經(jīng)知道，地球的兩個(gè)磁極和地理的南北極只是接近，并不重合。磁針指向的是地球磁極而不是地理的南北極，這樣磁針指的就不是正南、正北方向而略有偏差，這個(gè)角度就叫磁偏角。又因?yàn)榈厍蚪魄蛐?，所以磁針指向磁極時(shí)必向下傾斜，和水平方向有一個(gè)夾角，這個(gè)夾角稱為磁傾角。不同地點(diǎn)的磁偏角和磁傾角都不相同。成書于北宋的《武經(jīng)總要》在談到用地磁法制造指南針時(shí)，就注意利用了磁傾角。沈括在《夢溪筆談》談到指南針不全指南，常微偏東。指出了磁偏角的存在。磁偏角和磁傾角的發(fā)現(xiàn)使指南針的指向更加準(zhǔn)確。
磁性質(zhì)的應(yīng)用
指南針一經(jīng)發(fā)明很快就被應(yīng)用到軍事、生產(chǎn)、日常生活、地形測量等方面，特別是航海上。指南針在航海上的應(yīng)用有一個(gè)逐漸發(fā)展過程。成書年代略晚于《夢溪筆談》的《萍洲可談》中記有：“舟師識地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦則觀指南針。”這是世界航海史上最早使用指南針的記載。文中指出，當(dāng)時(shí)只在日月星辰見不到的時(shí)候才使用指南針，可見指南針剛開始使用時(shí)，使用還不熟練。二十幾年后，許兢的《宣和奉使高麗圖經(jīng)》也有類似的記載：“惟視星斗前邁，若晦冥則用指南浮針，以揆南北。”到了元代，指南針一躍而成海上指航的最重要的儀器了。不論晝夜晴陰都用指南針導(dǎo)航了。而且還編制出使用羅盤導(dǎo)航，在不同航行地點(diǎn)指南針針位的連線圖，叫做“針路”。船行到某處，采用何針位方向，一路航線都一一標(biāo)識明白，作為航行的依據(jù)。
指南針的發(fā)明是古代先民對磁現(xiàn)象的觀察和研究的結(jié)果。古代先民對磁現(xiàn)象的觀察和研究的過程中，進(jìn)一步了解了磁的性質(zhì)，并試圖更多地應(yīng)用這些性質(zhì)。傳說秦始皇修建阿房宮時(shí)，有一宮門是用磁鐵制造的。如果刺客帶劍而過，立刻會被吸住，被衛(wèi)兵當(dāng)場捕獲。這樣的故事還很多，《晉書.馬隆傳》記載馬隆率兵西進(jìn)甘、陜一帶，在敵人必經(jīng)的狹窄道路兩旁，堆放磁石。穿著鐵甲的敵兵路過時(shí)，被牢牢吸住，不能動彈了。馬隆的士兵穿犀甲，磁石對他們沒有什么作用，可自由行動。敵人以為神兵，不戰(zhàn)而退。東漢的《異物志》記載了在南海諸島周圍有一些暗礁淺灘含有磁石，磁石經(jīng)常把“以鐵葉錮之”的船吸住，使其難以脫身。
魏晉南北朝時(shí)，我國先民對磁石的性質(zhì)已有了很多認(rèn)識。就連當(dāng)時(shí)的詩人曹植在矯志詩中也用了“磁石引鐵，于金不連。”的句子。可見他也了解磁石的性質(zhì)。南北朝梁代的陶弘景在《名醫(yī)別錄》中提出了磁力測量的方法，他指出：優(yōu)良磁石出產(chǎn)在南方，磁性很強(qiáng)，能吸引三、四根鐵針，使幾根針首尾相連掛在磁石上。磁性更強(qiáng)的磁石，能吸引十多根鐵針，甚至能吸住一、二斤刀器。陶弘景不僅提出了磁性有強(qiáng)弱之分，而且指出了測量方法。這可能是世界上有關(guān)磁力測量的最早記載。
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