人人都知道「四大發明」裡有司南（指南針），可是古代司南真的存在嗎？學界以往還有很多爭論，不過黃興的研究有望為幾十年的爭論畫上句號
近日本鍵人的好友黃興博士在《自然科學史研究》2017年第3期發表了一篇《天然磁石勺司南實證研究》，匯集了他數年來研究古代司南的成果之精華。由於昨天黃博士還不厭其煩地幫助本鍵人彩色列印文件，所以本鍵人覺得有必要吹一吹黃博士的成果~
黃興論文摘要
黃興對古代司南的研究，我兩年前就在會議中聽到許多細節，其實成果早該面世，不過科研成果發表有周期，現在終於能放心引用。不過本文追求速度，還是以我的印象信口瞎寫，敬請讀者去翻閱黃博士論文核證。
說起「四大發明」之一的司南，大部分人都會浮想起一個方盤上放置的磁勺，這是王振鐸先生於1945年提出的一種復原方案。但幾十年來這種方案在大眾傳媒裡廣泛流傳，以至於很多人覺得這就反映了古代司南的原狀或唯一可能的解決方案。這個方案不斷有人提出質疑，因為按王先生提出的復原，很多時候司南指向性不理想，而且王先生當時用的磁勺也是刻意用現代方法加工的，用「高深」的現代科技尚且做不出能用的材料，「原始」的古人又怎麼能造出可以指方向的磁勺呢？因此說起司南，很多人又開始搖頭，不信古代真有這個東西，進而說中國古代科技發明許多是刻意為之的瞎吹。
王振鐸復原製作的司南磁勺
大眾化的司南往往成為古代中國科技發明的象徵
不過我們往往會忽視，我們生活的環境和古代在很多方面是不一樣的。地磁場強度就是其中一個因素。實際上媒體經常會說地磁場在今天處於不斷減弱之中，乃至未來可能會南北極對換，那麼往前推兩千年怎麼樣呢？通過對古地磁學的探索，黃興認為在司南提出的戰國-秦漢時代地磁場強度為現代的2倍左右，這為磁石指向提供了良好的外部環境。實際上地磁強度與「司南」或磁針的歷史記載也有密切相關。
古文獻記載與地磁場水平分量演變的比較（引自黃興論文）
接下來的問題就是，既然地磁場在當時「正法時期」裡如此之強，製作司南的材料磁石有沒有那個能力呢？好在埋藏的礦石的性能在兩年前裡不會有太大變化。那麼就要看能否找到磁性優良的天然四氧化三鐵礦。古代文獻記載河北武安磁山產磁石，不過當地經過幾千年開採，已經難以找到昔年遺蹟。黃興調查發現在他的故鄉張家口附近就有磁性優良的天然磁石。這樣材料問題也解決了。
張家口龍煙礦區一處鐵礦場及磁石（黃興攝）
然後黃興就是用磁石製作成各種形狀來測試其指向性，以及各種加工工藝對磁性消減的影響。這部分比較專業，朋友們可以自行去看論文。最終結論是古代記載的磁勺司南是各種指向器中最佳的解決方案等。
黃興發明的磁石磁矩測量裝置
感覺黃興的探索過程可以拍一部「走近科學」了，實際上黃興本來也是能自編自導自演的多面手，可能他自己拍的紀錄片未來會上映吧。想想今後科技館裡將到處有他的名字，想想還有些替他小激動呢。