天然磁石勺“司南”实证研究

1945年王振铎提出司南复原方案,并制作"磁石勺"司南,其他研究者一直未能重复实现此方案,导致对唐以前是否可能发明磁性指向器存在长期争议。磁石是古人对具有显著天然剩余磁性的矿石的统称,其磁性较强者有磁铁矿、磁赤铁矿与磁黄铁矿等。采集到与古文献记载磁性相近的磁石,制成了具有良好指极性的磁石勺。通过新研制的"磁矩测量装置",发现按古代工艺切割、摩擦等造成的退磁非常轻微;加工后形状变化导致磁化强度略有降低,数十天后恢复稳定。古地磁学研究表明,两千多年来以洛阳、天水、北京为代表的中原、关中和华北地区地磁水平方向分量呈显著M形变化,先秦至唐中期正处于高峰期,此期间磁石勺指向性显著提升。实验显示磁石水浮法、悬吊法及"铜勺盛放磁石"等有一定可行性,但缺点明显;"铁勺盛放磁石"、"钢勺磁化"可行性差。古文献中"司南"、"针"词频变化与地磁场水平分量的演变高度对应。磁石指向器的制作方法决定其不易辨别地磁偏角,不能以未发现地磁偏角否定天然磁石指向器的发明。唐以前发明磁石指向器的可能性是存在的,磁石勺是最佳方案。