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指南车（仿制品） |
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司南（模型），由王振铎据《论衡》等书记载并参照出土汉代地盘研究复制 |
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水浮法指南针（模型），由王振铎据《梦溪笔谈》《本草衍义》的记载复原 |
□邱俊霖 北斗三号全球卫星导航系统的正式开通，标志着我国建成了独立自主、开放兼容的全球卫星导航系统。如今已开通一周年，北斗应用产业呈现出蓬勃发展态势，全球总用户数超过了20亿。 在导航系统日益发达的今天，人们出门远行不再是一件难事儿。然而，在科技并不发达的古代，没有智能导航设备的人们出门在外又该如何辨别方向呢？ 观天象:东有启明 西有长庚 太阳东升西落，通过太阳的方位，便能大致辨别方向。然而太阳总有落山的时候，到了夜晚该怎么办？ 《诗经》有记载：“东有启明，西有长庚”，这便是将天上的星辰和方向对应来确定方位的一种方式。无论是启明还是长庚，看似一个在东一个在西，但它们都是“金星”。由于金星是距离地球最近的一颗行星，其表层覆有一层高反射、不透明的硫酸云，因此金星在夜空中的亮度仅次于月球，成为地球上可视程度第二亮的天体，金星也由此成为“夜空中最亮的星”。 金星的起落方位与太阳恰恰相反，这颗星从西方升起、东方落下。从地球上看，太阳即将升起的时候，金星正从东边落下，所以人们将其称为“启明星”，预示着黎明即将到来。每到黄昏时，金星又会出现在西边的天空，所以人们又称之为“长庚星”。 不仅如此，人们还给它起了不少稀奇古怪的名字：有时因为它的颜色而叫它“太白”，有时因为它的亮度，叫它“明星”，甚至还因为它实在太亮了，管它叫“大嚣”。到了西汉时期，司马迁通过实际观测，发现这颗闪亮的星表层为白色，于是将其与“五行”学说联系在一起，正式把这颗星命名为“金星”。 除此之外，人们还会根据其他星象来辨别方位。例如，北极星的方位几乎不变，它所在的方向便是正北。但在茫茫星海中，孤独的北极星并不好找。相对而言，北斗七星却非常显眼，形状如勺子，很容易辨认。因此只要找到北斗七星，从它的“斗口”方向，向上延长5倍就可以找到北极星。故而北斗七星也是古人定位的重要星象。西汉刘安编撰的《淮南子》中记载：“夫乘舟而惑者，不知东西，见斗极则寤矣”，表明在水路上迷路的人们，利用北斗星和北极星就能找到方向。 设路标:“开远门前万里堠” 通过星象进行导航毕竟存在一定的风险，一旦遇到阴雨天气，就得依靠人造导航工具了。另外，即使能够找到方向，又如何知道自己走了多少距离、身在何处呢？ 实际上，最原始的认路工具是道路。历朝历代的统治者都非常注重于对官道的修建。人们出门时，沿着官道走，就能到达想去的地方。为了丈量路程，人们还设置了一种叫“堠”的路标，即在官道旁边每隔一段距离堆个石堆或土堆，作为标记，既可指明道路走向，又可计程。这算是今天常见的里程碑的发端。 《后汉书·和帝纪》记载：“元兴元年(105年)，旧南海献龙眼、荔枝，十里一置，五里一堠。”意指从广东到中原转洛阳的路上，每十里设一驿，五里设一“堠”。由此可见，距今1900多年前中国已有了里程标志。 除了石堆或土堆之外，“堠”也有植树或是立碑等表现形式。《北史·韦孝宽传》记载，韦孝宽曾经出任雍州刺史，当时雍州路旁每隔一里设有一个土堠，但每遇下雨天气土堠就会受损，经常需要修复。韦孝宽上任后，便下令种植槐树以代替土堠，既免去不断修复之辛劳，又能让行人在树下乘凉休息。后来，官方也着力推广这种方式，令诸州夹道每隔一里种植一树，每十里种三棵，百里则种五棵。 由于南北朝时期社会动荡不安，以树为“堠”的方式并没有得到普及。在唐代，“堠”依然是以土堆和石堆为主。当时日本僧人圆仁曾经到过中国，并著有《入唐求法巡礼行记》，其中描述:“唐国行五里立一候(堠)子，行十里立二候(堠)子，筑土堆，四角上狭下阔,高四尺或五尺不定。曰唤之为里隔柱。”可见，到了唐代，“堠”的设立方式是十里双堠，五里单堠。 元稹在《西凉伎》写“开远门前万里堠”，说的就是盛唐时期设立的堠堡从都城出发，向西可以一直通往万里之外的西域，人们顺着这些路标，便能前往西域经商或旅行。宋代诗人王柏在《迷道有感次韵》中则写道：“我今知堠子，万里不须疑。”可见“堠”在古代社会是一种非常重要的“导航系统”。 此外，驿站也是“导航系统”中不可或缺的环节。盛唐时期驿站设遍全国，光是驿站的“打工人”便有近两万。元朝时强化了驿站制度，马可·波罗曾记载“无人居之地，全无道路可通，此类驿站，亦必设立”，可见当时即使是许多人迹罕至的地方，也有驿站设立。到了明清时期，驿站制度更是日趋完善。 用工具:“指南车”与“水罗盘” 局限于生产技术，仅靠官道也无法面面俱到，一旦到了荒郊野岭或海上航行，就得依靠专业的导航工具了。 传说黄帝依靠导航工具“指南车”打败了蚩尤。这虽只是传说，但人们发明和使用指南车的确是一件极为久远的事。与指南针不同，指南车并没有使用磁极，而是采用齿轮原理制作，属于一种纯粹的机械设备。简言之，指南车运用大小齿轮构成的差动装置来进行指向，差动装置连接着车身上的木人，启动前先设置好木人的指向，然后以马匹拉动车身。当指南车进行转弯时，一侧车轮行驶的距离会比另一侧短，受到的阻力也更大，于是差动装置便会带动木人转向：当指南车向左转弯时，木人便向右转，反之则向左转。于是，无论指南车如何转向，木人所指的都是同一方向，人们便能够据此来辨别东西南北。 由于指南车制作难度大，而且体积大，难以携带，在历史的长河中逐渐失传。 更加便捷的“司南”出现以后，显然更受人们欢迎。最早的司南大致出现在战国时期，由于战事频繁，导航技术也随之迅速发展。据近代考古学家猜测，司南是用天然磁铁矿石凿成一个勺形的东西，放在一个光滑的盘上，盘上刻着方位，利用磁铁指南的作用来辨别方向。 到了宋朝，人们发明了人工磁化的方法，制成可以指示南北的工具。沈括在《梦溪笔谈》中介绍了一种磁化方式：以磁石磨针锋，使之磁化成为磁针，可以指南，但常微偏东。这算是早期的指南针。 若在水上航行，导航就更为重要了。在海运发达的宋代，指南针被聪明的古人搬到了海上，作为人们熟悉的“水罗盘”使用，即把磁针放在一个中间盛水、边上标有方向的盘子里，磁针浮在水上可以自由旋转，静止时两端分别指向南北，为船员们指明方向。 然而，如果需要跨洋远航，茫茫大海上既看不到岸上的目标，又没有参照物，即使能分清方向，若无法精确定位，也很容易迷失。于是，人们学会通过水平线测量星体高度来判断船舶在海上所处的位置，这就是“过洋牵星术”。这种技术用到的工具叫“牵星板”，由十二块从小到大的方形木板和一条贯穿木板中心的长绳构成。利用“牵星板”可以测量出星辰的高度指数，从而测定船只的具体航向。明代航海家郑和率领着船队下西洋时，便使用了这种导航方式，确保了他们能够乘风破浪、行稳致远。 图片来源：视觉中国
