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五、罗盘与航海
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在11、12世纪之交已有文字记述航海用罗盘导向。宋代朱彧《萍洲可谈》描述舟师“夜则观星，昼则观日，阴晦观指南针。”是书完稿于宣和元年（1119年）。然而，朱彧父亲朱服于元符二年（1099年）至崇宁元年（1102年）官广州帅，是书多述其父所见闻。由此可断，航海中罗盘导向应为11世纪下半叶事。继朱彧文字之后四年，徐兢于宣和五年（1123年）奉命出使高丽，亦述及过洋之日“若晦冥，则用指南浮针，以揆南北”（《宣和奉使高丽国经》卷三十四）。以指南针识方向，非罗盘莫属。
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仅是阴晦之日观指南浮针或水罗盘，乃因晴朗之日尚可用“牵星术”辨方向。“牵星术”即以某种简便工具观测北极星高度。历代海上航行，舟师多积累相关知识。罗盘，作为一种新仪器导航，自然也尚需积累相关经验与知识。13世纪初，罗盘导航终于全天候使用。赵汝适（1170～1231年）于宝庆元年（1225年）完稿的《诸蕃志》中述及“渺茫无际，水天一色，舟舶往来，唯以指南针为则，昼夜守视惟谨，毫厘之差，生死系焉”。赵汝适其人乃宋宗室，累官至朝散大夫。从嘉定十七年（1224年）起，又官福建路、泉州市舶司提举，《诸蕃志》为其时其地搜罗泛海之事所成。后赵汝适半个世纪，吴自牧在其著《梦粱录》（成书于咸淳十年，即1274年）记述南宋自临安（今杭州）出海商贾之事，关于指南针有同《诸蕃志》类似记载。“昼夜守视”指针且不能有“毫厘之差”，必是罗盘无疑。罗盘以24方位定向；若将相邻二向之隔档（也称“缝针”）算入，实为48向（如图4.21所示），因此，它可以指出7.5度内之航向差别。
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上述各种堪舆用罗盘自然均可用以航海，但航海罗盘方位只需一层（或一圈）足够。航海罗盘需要简便、明了，易识易辨。在使用航海罗盘初期阶段，可能就是一个瓷碗或瓷盘，碗边上套接方位圈，或在瓷盘内底釉绘方位。打碎了，再来一个碗（或盘）。这种瓷碗，又称为“针碗”。在旅顺、大连、江苏丹徒县等海岸地区近几十年曾出土金元时代诸多针碗，甚至在河北磁县开河村元代木船上也发现过它。这种碗内底绘有穿过灯草的浮针图样，有些外碗底釉写“针”字（如图4.22所示）。明代，华南窑还专门烧制供航海用瓷罗盘（如图4.23所示）。这些都是早期航海用的水罗盘。
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图4.24、4.25所示是明清时期航海用罗盘。见之于文献所绘或明清实物藏于博物馆者，举不胜举。
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航行经验的积累，促使人们知晓航路上各地点（如岛屿、暗礁或海上其他标志处）罗盘应取的方向。古代人称此为“针路”、“指南”，或“针经”、“针谱”、“针薄”。针路需与航行时间（或路程）同时应用，才能抵达目的地。计算航程的长度单位为“更”，大致上，一昼夜分为十更，一更约为60里。明代成书的《指南正法》就“温州往日本针路”写道：“温州开舡，用单甲五更，用甲寅六更，用单寅二十更，用艮寅十五更，取日本山，妙也。”参看图4.21，从温州开船，取“单甲”方向，即罗盘“甲”正中央方向，也相当于船行于东偏北15°；行船“五更”之后，船改变为“甲寅”向，即在罗盘的“甲”与“寅”中缝方向，也即船行于东偏北22.5°；船行六更之后，又改为“单寅”向，即罗盘“寅”字正中方向，也即船行于东偏北30°；又船行二十更后，改“艮寅”向，即罗盘的“艮”与“寅”之中缝方向，也即东偏北37.5°，此向航行十五更，即抵达日本。据此针路计算，此抵达地为日本长崎。
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《指南正法》又记述了由“日本回宁波针路”：“五岛开舡，用坤申七更，用庚申十五更，用单庚及庚酉二十五更，收入宁波是也。”再对照图4.21，不难发现，回宁波之罗盘取向基本上是往日本的反向。
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以上所述，就是古代航海者所谓的针路。许多典籍中关于针路的文字记述，迄今尚可复原成航线图，且与今日航路或航线图一致。如元代周达观（约1275～1346年）于元贞元年（1295年）奉使真腊（今柬埔寨），写下《真腊风土记》，在是书“总叙”中述及针路如下：“自温州开洋，行丁未针。历闽、广海外诸州港口，过七洲洋，经交趾洋到占城。又自占城顺风可半月到真蒲，乃其境也。又自真蒲行坤申针，过昆仑洋，入港。”据此文字，考古学家夏鼐曾绘出它的针路复原图（如图4.26所示）。古代人也绘有航海针路图。如，清代周煌于乾隆二十一年（1756年）奉使琉球，著《琉球国志略》，并绘有福州至琉球的往返针路（如图4.27所示），其航线旁注明各地山川岛屿、针位、更数。明代茅元仪（约1570～1637年）在其著《武备志》中留下一幅极为珍贵的郑和下西洋航海针路图（如图4.28所示）。
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罗盘与针路二者相结合，使中国人成为远洋航行最早的国家之一。意大利人马可·波罗（Marco Polo，1254～1324年）在元朝任职17年之后，于1292年搭乘护送蒙古公主阔阔真到波斯的航船回故乡。是船队为十四艘四帆桅船，600余人从福建泉州港起航，经苏门答腊、爪哇、印度沿海，抵达波斯。元代民间航海家汪大渊，于1330至1339年两次从泉州出发，行踪遍及南洋、印度洋、阿拉伯半岛，甚至东非。明初，三宝太监郑和于1405至1433年七次下西洋，远达非洲肯尼亚。其船舰之巨、船队规模之宏、船载人数之多、航行海域之广、航海技术与指挥管理之高，堪称当时世界远洋航行之最。
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（1）从溜山国（今马尔代夫群岛）至印度半岛西南海岸柯枝国（今柯钦）、古里国（今卡利卡特）一段航线。图中绘出航线上所见岛、山、国别、寺塔，标记牵星术度数，以及往返更路和针路。后者自右至左书定：寅针五十更，船收古里国；寅针二十五更收柯枝国；用乙卯针二十五更收柯枝国；用甲卯针二十八更收里国；用卯针十五更收古里国；用卯针十六更收加加溜。
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六、罗盘西传及其影响
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在欧洲或阿拉伯国家中，何时有文献记述指南针或罗盘？它们源自何处？这个问题一直为科学史家所关注。比利时出生的美国科学史学家萨顿（G. Sarton，1884～1956年）在其名著《科学史导论》中，英国李约瑟博士在其巨著《中国科学技术史》中，甚至美国科学史家卡约里（F.Cajori）在其《物理学史》中都曾涉及大量的相关文献史料。它们证明中国人最早发明指南针、罗盘，发现地磁偏角。
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有文字可查的，在欧洲最早述及指南针的是英格兰人尼卡姆（AlexanderNeckam，1157～1217年）。他在1190～1200年间成书的The Nature of Things书中曾这样说到航海水手“用一根针与磁石接触。这根针于是就旋转，当其静止时其尖端指北”。1205年，法国德·普罗万斯（Guyot de Provins）曾说过，水手们“将磁石接触一根针，再把针固定在一根稻草上，使之浮于水面，于是针指北”。虽然其间还有些人有过类似的说法，但最早的尼卡姆之说也比沈括的《梦溪笔谈》晚100年，后者还不是有关指南针和罗盘的最早的中国文献。
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关于磁知识和罗盘在欧洲的重大进步是由法国珀勒里尼斯（Petrus Peregri-nus，或写为Perre de Maricourt）于1269年8月12日的一封信中写下的。他知道磁体的极性，知道强磁体会倒转弱磁体的极性，发明了有刻度和装上枢轴磁针的罗盘。他是路易九世军队中的工程师，也是中世纪少数从事实验工作的学者，但他尚未知晓磁偏角。他的罗盘比堪舆师王伋、杨维德的罗盘晚200余年，比朱服、朱彧父子在广州见到的航海指南针或罗盘晚170年，甚至比考古发掘的“张仙人瓷俑”中的旱罗盘（也是枢轴罗盘））模型还晚70年。
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关于指南针或罗盘的阿拉伯文献比欧洲晚。13世纪时，才有几种文献述及指南针或罗盘。一个文献是穆罕默德·乌菲（Muhammad al - Awfi）约1232年以波斯文编撰的《轶事集》，述及水手用磁石摩擦鱼形铁片；另一个文献是卡巴贾基（Bailak al-Qabajagi）于1282年撰写的《宝石大全》，内中述及他本人于1242年亲见水手使用水罗盘，指南针也是一片漂浮的鱼形铁片。