�sU�H�其效果與淬火類似，隻是強度不及淬火。
綜上，筆者認為製作磁針時，適宜用低碳鋼為原料，加工成形後再滲碳，並適當淬火，對提高矯頑力、增加剩磁效果顯著；不排除羅盤製作工藝中借助了熱剩磁的方法，即用帶磁性的鐵鉗夾住磁針，在適當的溫度淬火。
結合以上認識，我們還可以進一步思考。
第一，關於羅盤磁針的優化設計。
在陸地上使用羅盤時，盤體可以放置平穩沒有晃動，對磁針不產生擾動；製作羅盤就趨向於選用靈敏性較高的磁針，即細短、碳含量較高的磁針。海上使用的指南針多數情況下無法像陸地上一樣放置平穩，即使用水浮的方式，擾動還是時刻存在的，磁針要有較高的穩定性，即具有較小的轉動慣量和更大磁矩。實際上，現代航海磁羅經的設計也體現了這一點（見第九章第三節）。
磁針無法獨立安裝在羅盤上，需要與其他非磁性部件組合起來，組成轉動構件。尤其對於旱羅盤，一般是在磁針中間加裝銅帽等，一起放在羅盤中心的細針尖端上。這樣可以使轉動構件的重心低於支點，防止構件傾覆。與其他非磁性部件組合在一起，會降低轉動構件的整體平均磁化強度。筆者曾嚐試用轉動構件磁矩與轉動慣量的比值作為衡量磁針靈敏度的參數。但各家羅盤磁針的安裝方式多有差別，非磁性部件的質量和轉動慣量大小不一。如王振鐸曾經考察並繪製了近代日本、蘇111指南新證——中國古代指南針技術實證研究州、溫州所製的航海旱羅盤，以及近代廣東興寧、安徽休寧新安鎮所製堪輿羅盤的構造圖（王振鐸，1989）206-218。轉動構件的轉動慣量難以測算，且這些羅盤結構資料出自近代，不能排除受到了國外的影響，情況很複雜。目前對轉動構件整體靈敏度進行定量比較的條件尚不成熟，但可以對磁性部件形狀對靈敏度的影響進行定性比較。本書第九章第二節對此有詳細分析。
安徽休寧萬安鎮和新安鎮的傳統旱羅盤在磁針與銅帽之間加裝了一個錫片隔板，這樣既遮住了下部淩亂的部分，顯得整齊；又可以卡住下方的銅帽，防止活動構件掉出來。這是一個很好的設計，解決了旱羅盤的一個大問題。
旱羅盤的形象最早見於江西臨川南宋墓張仙人俑所持羅盤模型。其菱形磁針的中心位置有一個明顯的圓孔。潘吉星就此認為其磁針係用軸支撐的方式，並繪製了複原示意圖（圖7-9）（潘吉星，2002）345-346。為了保證磁針不會掉下來，在軸上、磁針上下加裝兩個軸帽和軸托，磁針與軸及軸帽、軸托之間為滑動摩擦，且接觸麵積遠遠大於新安和萬安羅盤，會形成很大的摩擦阻力，對羅盤的靈敏性影響很大。
圖7-9江西臨川南宋墓羅盤結構複原示意圖（潘吉星，2002）345-346現在所知的其他類型旱羅盤為了防止磁針掉落，都是在磁針上方安裝玻璃蓋，在蓋與磁針之間留一個很小的空隙，係玻璃蓋出現之後做的改進。雖然休寧羅盤現在也加裝了玻璃蓋，但就防止活動構件掉落而言，玻璃蓋沒有起到實質作用。傳統旱羅盤在玻璃蓋出現之前可能有別的辦法；也可能幹脆將磁針隨時取下來，用的時候安上去。但新安和萬安羅盤加裝錫片隔板的設計確實保留了玻璃蓋出現之前的重112第七章鐵質指南針摩擦磁化實驗要技術細節。
第二，羅盤磁針是否應用了熱剩磁原理。
筆者在熱加工時，原本隻按照第一種方案，即用鐵鉗夾著鋼針加熱。蘇榮譽研究員認為剩餘磁化強度數據有些偏高。但實驗結果如此，筆者一直未能找到原因。
其後筆者在做《武經總要》“魚法”模擬實驗時，發現魚形鐵片的熱剩磁效應係由鐵鉗鉗頭剩磁導致。回顧磁針磁化實驗，顯然也存在同樣的效果。故此又用手持加熱的方式增加一組磁化實驗。兩相比較，差異明顯。這表示用鐵鉗夾持的方式會顯著增加磁針的磁矩。關於如何利用熱剩磁效應磁化指南針將在第八章《武經總要》“魚法”複原實驗中詳談。
磁針采用摩擦磁化的基本原理自唐代起已經為人所知，不是秘密。但為什麼傳統羅盤製造者在磁化磁針時還要將其視為核心機密，獨自完成，秘不示人？其可能性有三種：第一，其摩擦方法有一定的講究，可以適度提高剩磁；第二，故弄玄虛，讓人以為他們有秘法；第三，采用了熱剩磁的方法。
吳魯衡羅經老店磁針存在淬火加工，可能係鋼廠製造鋼絲時所致，並非在製作羅盤時進行。且該磁針表麵光滑、明亮，與筆者淬火後的鋼針外觀品相大不相同。
但淬火確實有助於提升磁針的剩磁，不能排除古代製作磁針時存在這一工藝。
第二節魚形鐵片摩擦磁化用磁石來摩擦磁化魚形鐵片，將其浮於水麵，用於指南。這在中西方文獻中都有記載，且多用於航海。
根據潘吉星（2012）132-137和李晉江（1992）的文獻研究，阿拉伯地區1232年出版的《奇聞錄》（Fmaial-Hikāy）最早提到指南針，係將下凹狀的魚形鐵片與磁石摩擦，浮在水盆中，用於航海指向；1282年成書的《商人有關寶石的知識》（Kitabkanzal-TijārfimāreifalalAhjār）記載1242年東地中海的航船上把魚形鐵片借助木片浮在水上，用以導航；還講到航行在印度洋上的水手們使用一種魚狀鐵葉浮在水麵上導航。1485年意大利威尼斯城出版的《世界球》（Golbusmundis）中的一幅插圖，其磁113指南新證——中國古代指南針技術實證研究羅盤也用魚形鐵片。加拿大專家史密斯（JulianA.Smith）發現，磁羅盤在印度最早的名稱是maccha-yantra（魚機，?sh-machine），磁針呈魚狀，浮在裝有油的碗狀羅盤裏（Smith，1992）。我們知道油比水黏稠，可形成更大的表麵張力，更適用於水浮法。
這些文獻記載的磁化方法都是用磁石摩擦磁化，不涉及熱剩磁。這種技術的可行性自然沒有問題，前人研究對此也沒有爭議。本書做了較為簡單的模擬實驗和檢測，以衡量其磁化效果，並與《武經總要》“魚法”進行比較。
ab筆者用45#中碳鋼腐蝕試片經過冷鍛和打磨製作了4枚可以浮在水麵上的魚形鐵片（圖7-10），開展了摩擦磁化實驗。4枚魚形鐵片的尺寸為：長6.5～6.8cm，寬2.0～2.3cm；質量2.40～2.63g。（本節實驗所用魚形鐵片與第八章《武經總要》“魚法”複原實驗的為同批製作，規格和製作過程相同）。
圖7-10魚形鐵片摩擦磁化實驗樣品（上：①、②號；下：③、④號）選一塊磁石（最大表磁500～600Gs）將魚形鐵片摩擦磁化。其方法與鐵針磁化相同，先用魚形鐵片的一端在磁石一極摩擦，再用另一端在磁石另一極摩擦，然後按照摩擦的極性，將魚形鐵片吸附在磁石上，靜置24小時以上。由於魚形鐵片質量較小，磁矩也很小。用磁石磁矩測量裝置檢測此等級磁矩，結果有些偏低。魚形鐵a?購自上海濼崧機電設備有限公司，出廠檢測報告標注本批產品Fe以外元素含量（%）：C0.45，Si0.37，Mn0.80，P0.035，S0.035，Cr0.25，Ni0.30。
b?腐蝕試片是將待測材料製成標準形狀薄片，一般通過懸掛的方式放置在流動的冷卻水中，用來測試水的腐蝕性和監測試片。
114第七章鐵質指南針摩擦磁化實驗片也不能用測量磁針磁矩的方法，因為受空氣阻力幹擾嚴重，目前隻能測量其兩極的表磁，結果見表7-2。
表7-2魚形鐵片摩擦磁化及指向測試結果序號①②③④N極表磁\/Gs39.9745.8269.4066.61S極表磁\/Gs46.1452.5456.4862.10測試時，將魚形鐵片浮在水上，先令其指向東西方向。放手後，魚形鐵片立刻自主轉動，約4～5s後首次指向地磁南北方向，然後略有往複轉動，7～9s後基本穩定指向（圖7-11）。其指向性是可行的，缺點是容易平向漂移，接觸容器。
圖7-11魚形鐵片摩擦磁化指向測試（①號）本節實驗顯示，魚形鐵片與磁石摩擦磁化後，具備了良好的指向性能，具有很好的實用效果。魚形鐵片的磁矩遠大於磁針。魚形鐵片的長寬比遠小於磁針，相當於在同等質量下具有較小的轉動慣量。從而獲得了更大的磁矩與轉動慣量比值，有助於指南魚在地磁場作用下保持穩定指向（見第九章第二節）。
魚形鐵片摩擦磁化的缺點是比較容易退磁，長時間放置或與其他物品碰撞、摩擦，磁性損失很大；在實際使用中需要仔細保管；或者備有磁石，需要的時候可以隨時摩擦。
關於磁針或鐵片橫向飄移的問題，在古代中國尚未見到好的解決辦法,但在115指南新證——中國古代指南針技術實證研究阿拉伯國家中有所突破。也門統治者馬立克·阿斯拉夫（Al-Malikal-A?raf）在1291年撰寫了一篇關於指南針的文章論塔薩（Risālatat-Tāsa），文章中描述了一種巧妙的水浮式指南針：將磁化鐵片與一根木條垂直交叉疊放，用蠟或瀝青粘在一起，放置在圓形水池中（SEZGINF，1982）。木條和鐵片的長度略短於直徑，鐵片就始終保持在直徑位置。鐵片體型較大，磁矩較大，即使觸碰水池邊沿，也不影響指向。這樣有效解決了磁體橫向飄移的問題。可見不同民族在指南針的設計上都體現出了自己的創造力。
圖7-12阿拉伯水浮式指南針（左：古文獻插圖；右：伊斯坦布爾伊斯蘭科學技術博物館現代複原品）（圖片來源：伊斯坦布爾伊斯蘭科學技術博物館網站www.ibttm.org）第三節鐵勺摩擦磁化將鐵勺摩擦磁化是對《論衡》“司南”的一種複原。當年郭沫若訪問蘇聯科學院用的就是磁化鐵勺。磁化鐵勺方案已獲得了外觀設計專利a授權，並開發成文創產品，由中國曆史博物館監製，鋼鐵研究總院製造，在市場銷售。目前在各a?公告號CN3006607，公開日期1990年9月26日，申請（專利權）人：冶金工業部鋼鐵研究總院；發明人：趙連德，吳金聲，王振鐸。
116第七章鐵質指南針摩擦磁化實驗大電商網站上有十餘種類似的鋼勺磁化產品在銷售。該方案屬於對司南可能形式的拓展；但按照材質來看，又屬於鐵質指南針範疇。故此將其安排在本章。
近來有文章提出《論衡》司南可能是將鐵勺與天然磁石摩擦而磁化（岑天慶等，2015）。但該作者未使用天然磁石，分別用釹鐵硼磁鐵和人工鐵氧體磁鐵摩擦鐵勺開展實驗，認為其指向誤差在10°以內（岑天慶，2017）。釹鐵硼和人工鐵氧體磁鐵的表磁、磁化強度遠高於天然磁石。該文章的結論尚不能證明用天然磁石摩擦鐵勺的效果。
古人有意或無意地用磁石吸引鐵勺，而將之磁化，這種可能性不能排除。但秦漢時期是否將鐵的摩擦磁化用於磁性指向，目前缺少曆史依據。將摩擦磁化有意識地用於指南，目前來看在唐代後期才出現。與王振鐸的磁石勺方案相比，該方案對漢代知識水平的要求更高了一級。
古代鋼鐵都是鐵碳合金，屬於碳素鋼或滲碳鋼，其飽和磁化強度大小與碳含量、熱加工造成的鐵碳合金固溶體形態及內應力有關；與磁石摩擦後獲得的剩磁與磁石表磁、鐵製品質量等有關，這些因素在本實驗中都予以考慮。由於鐵勺比磁石勺容易加工，本節還順帶測試了增加勺柄長度、勺柄數量對指向性的影響。
一、磁化實驗為了研究碳含量、質量、形狀和熱加工對鐵勺剩磁的影響程度，筆者製作了以下鐵勺並開展實驗：a
鐵勺材料：小勺①、②、③號用10#碳素鋼腐蝕試片製作，④、⑤、⑥號用b
45#碳素鋼腐蝕試片製作；大勺⑦、⑧號用同批次的10#碳素鋼製作（圖7-13）。
實驗中也曾試用#70碳素鋼腐蝕試片製造鐵勺，但硬度太高，無法冷鍛，即使加熱也很快就變冷，極難鍛造，因此放棄。
鐵勺形狀：短柄、長柄、雙柄。
製作方法：小勺是用鐵剪剪出輪廓，再冷鍛成形；大勺是先熱鍛出勺窩，再打磨出勺狀外形。勺底球麵先用細銼修整圓滑，再用1200目砂紙打磨光滑，用白氈和木炭粉拋光。
a?購自上海濼崧機電設備有限公司，出廠檢測報告標注本批產品10#碳鋼中Fe以外元素含量（%）：C0.08，Si0.18，Mn0.45，P0.03，S0.03，Cr0.12，Ni0.25，Cu0.25。
b?購自上海濼崧機電設備有限公司，出廠檢測報告標注本批產品45#碳鋼中Fe以外元素含量（%）：C0.45，Si0.37，Mn0.80，P0.035，S0.035，Cr0.25，Ni0.30。
117指南新證——中國古代指南針技術實證研究①號鐵勺②號鐵勺③號鐵勺④號鐵勺⑤號鐵勺⑥號鐵勺⑦～⑧號鐵勺圖7-13鐵勺摩擦磁化實驗所製樣品118第七章鐵質指南針摩擦磁化實驗熱加工：對①～⑥號勺進行了退火、中溫淬火（400℃）兩種熱加工。實驗中也曾進行居裏點以上溫度淬火（830℃）試驗，但鐵勺碎裂、破損嚴重，無法使用，故放棄這種方式。
鐵勺磁化方式：先將勺柄在磁石N極尖端附近的表磁最強處（500~600Gs），用適當力度進行摩擦約1分鍾；再反向用勺頭（或另一柄）在磁石S極尖端附近的表磁最強處，用適當力度摩擦約1分鍾；使得勺柄被磁化為S極。再將勺柄吸附在磁石N極上，勺向外，柄尖向內，持續磁化24小時以上。
筆者曾用磁石磁矩測量裝置檢測這些鐵勺的磁矩。但①～⑥號鐵勺的質量很小，摩擦磁化後磁矩也很小，測量結果偏低。暫用表磁來衡量磁化效果。⑦、⑧號鐵勺質量較大，獲得的磁矩略大，可以采用磁石磁矩測量裝置來檢測（表7-3）。
筆者對同一鐵勺進行了多次摩擦磁化，結果偏差很大，磁化效果不穩定，表中所列數據為多次測量的最大值。
表7-3鐵勺摩擦磁化數據基本參數直接熱磁化退火後磁化400℃淬火磁化序
全長\/磁矩\/表磁磁化強度\/磁矩\/表磁磁化強度\/磁矩\/表磁\/磁化強度\/號材質質量\/gmmemu\/Gsemu·g-1emu\/Gsemu·g-1emuGsemu·g-115.511.518.7①1.8828.7------29.520.539.514.721.721.2②10#2.2336.8------27.322.346.820.223.258.6③3.1354.4------34.525.553.625.515.518.7④2.4735.5------39.529.539.516.716.721.2⑤45#2.7947.9------38.148.146.824.944.958.6⑥3.3659.2------53.443.453.630.125.626.0⑦12.2555.2118.349.6665.915.38147.1212.0146.742.151.310#31.420.022.0⑧13.9458.177.235.5460.784.36160.7311.5349.637.355.0*此欄表磁數據中，上方為N極表磁，下方為S極表磁。
指向測試：將鐵勺放置在①號地盤（錫青銅、拋光）中央，再放置到地磁場模擬裝置中。勺柄分別指向北方、東方、西方，輕輕觸動勺頭，使其晃動，轉動119指南新證——中國古代指南針技術實證研究指向。
指向測試結果顯示：在當今地磁強度下，①～⑥號鐵勺中碳含量低、經過退火的鐵勺剩磁很低，幾乎沒有指向性；部分碳含量高、經過淬火的鐵勺有一定的指向性，長柄勺指向性優於短柄勺，雙柄勺效果不及長單柄勺。多次指向，結果偏離很大，一半以上測試結果誤差在20°上下。⑦～⑧號鐵勺的指向性略好，多次指向，一半以上測試結果誤差在15°上下。將地磁水平分量調整到漢代的水平（0.632Gs），各勺的指向性能略有提升。
二、分析與討論從鐵勺使用材料來看，摩擦磁化方案符合了古代磁性指向器演化的方向，但對磁性知識的要求比天然磁石勺方案更高一級，在《論衡》所成書的東漢時期是否具有此知識和技術，缺乏曆史依據。
從實驗結果來看，用天然磁石摩擦磁化鐵勺，有時表現出一定的指向性，多數情況下鐵勺磁化後的表磁或剩餘磁化強度很低，遠不及筆者所製的天然磁石勺；而且結果的偶然性較大，很不穩定，容易退磁，技術可靠性低。
相比之下，王振鐸製作的磁石勺剩餘磁化強度雖然也不很高，但磁矩和轉動慣量不小，有較長的“播動”時間以完成指向；其最顯著優勢是磁性非常穩定，目前已經保存了幾十年，隨時取出來就可以使用，可靠性強。這一點是鐵勺摩擦磁化方案所不及的。
古代魚狀鐵片、羅盤針雖然也是摩擦磁化，但前者是用水浮法指向，阻力很小，後者不僅質量遠小於鐵勺，而且也用懸吊、水浮法或者更為精巧的頂針法，磁化效果和指向效果都好很多。
綜上，鐵質指向器用摩擦的方式來磁化，其質量越小，磁化強度越高，故適宜製作成針狀、薄鐵片狀采用懸吊、水浮或尖端支持的安裝方式；也因此不會具有較大的轉動慣量，不宜製成勺狀，采用平麵支撐的安裝方式。這也是唐代以後鐵質磁性指向沒用采用勺狀方案的技術原因。如果向前推到東漢，其磁化強度、可靠性都不及磁石勺方案，而對磁性知識的要求更高。因此該複原方案的合理性不足。
120第八章《武經總要》“魚法”複原實驗第八章《武經總要》“魚法”複原實驗古代指南針的磁化並非完全依賴於磁石。北宋《武經總要》“魚法”記載了一種獨特的魚形鐵片磁化技術。現代人對其磁化機理有“磁石磁化說”與“地磁場熱剩磁說”兩種解釋。目前在科技史著作和教科書中普遍引用後者，並給予了很高的評價。
筆者發現《武經總要》“魚法”的磁化機理並非如當前的地磁場熱剩磁說所言，而是另有玄機。本章就此設計並開展了係列實驗，揭示了“魚法”的真正磁化機理，結合實驗詳細解讀相關記載，發掘出大量工藝細節並就其技術來源做了初步探討。
第一節?問題由來與實驗目的《武經總要》由曾公亮、丁度和楊惟德等人編纂，於公元1044年前後成書。其前集（明金陵書林刻本）記載：若遇天景曀霾，夜色暝黑，又不能辨方向，則當縱老馬前行，令識道路。
或出指南車及指南魚，以辨所向。指南車法世不傳。魚法：以薄鐵葉剪裁，長二寸、闊五分，首尾銳如魚形，置炭火中燒之，候通赤，以鐵鈐鈐魚首出火，121指南新證——中國古代指南針技術實證研究以尾正對子位，蘸水盆中，沒尾數分則止，以密器收之。用時置水碗於無風處，平放魚在水麵，令浮，其首常南向午也。（曾公亮等，1988）該書明嘉靖三十九年山西刻本中寫作“指南魚法世不傳”，其他文字相同。結合上下句可知該以金陵刻本為準（曾公亮等，2016）。
地磁場熱剩磁說認為魚形鐵片燒至“通赤”即達到居裏溫度（770℃）變為順磁體；魚尾“正對子位”即順應了地磁場的南北方向；“沒尾數分”係最順應地磁傾角，最大呈度利用地磁場。在地磁場的影響下，魚形鐵片磁疇磁矩方向沿南北極分布，淬火後磁矩方向固定下來，從而獲得熱剩磁，具有了指南北的功能。該種解釋的實驗依據隻見於劉秉正1956年發表在《物理通報》上的文章（劉秉正，1956）。其關鍵文字是：“將針燒紅後按南北方向蘸水，然後將它插入軟木塞上令浮於水上，果然可以指南北；如果蘸水時針鋒指南，則浮時針鋒也指南，反之則反是。如燒紅後不蘸水，而按南北方向放置，待冷卻後實驗，結果也一樣；多次重複結果也相同。另外，我又換洋鐵皮做成船型物體，依同法實驗，結果也一樣。隻是偏轉較慢而已。”以上文字對實驗過程交代得非常簡單，也難以經得起推敲，例如：縫衣針“燒紅”是多少度？縫衣針離開火立刻變暗，沿南北向蘸水時能否繼續保持在居裏點以上溫度？用什麼工具夾持縫衣針和洋鐵片，夾持工具磁性如何，如何判定是被地磁場磁化而非被其他工具磁化？
磁石磁化說最早見於20世紀40年代王振鐸的分析（王振鐸，1948b）186-203。他認為加熱和淬火對魚形鐵片的磁化沒有貢獻。“密器”中放有磁石，魚形鐵片長期吸附於磁石上，從而被磁化。20世紀90年代，李強又開展了模擬實驗，他用家庭火爐、電爐將鋼鋸條加熱到700℃左右淬火，插在泡沫塑料上，浮於水麵，沒有指南跡象；用磁石摩擦磁化，鋸條兩端表麵磁場強度為16~18Gs，指南效果顯著。手工鋸條鋼一般采用高碳含量的碳素鋼或滲碳鋼為材料，還要經過硬化處理，難以加工成可獨立漂浮的魚形鐵片。他還提到中國曆史博物館（今國家博物館）曾用中碳鋼製作魚形浮子，用電爐加熱到700℃後淬火；其首尾磁場強度4~11Gs，無指極性（李強，1992）。但鐵在達到居裏溫度（770℃）以上才能轉變為順磁體，且所用電爐產生的磁場是否會影響磁化效果，文章也未見交代。所以，地磁場熱剩磁說尚且不能被以上實驗否定。
對此，筆者開展了《武經總要》“魚法”磁化實驗。其間，因為爐口太熱，筆者來不及用鐵鉗夾住魚首，而是夾住腹部置入水中淬火，結果發現魚形鐵片指向東西方向，被夾持部位被磁化為磁極；又多次測試均是如此。經過思考之後，筆者又122第八章《武經總要》“魚法”複原實驗設計並開展了係列實驗，證明了魚形鐵片是被鐵鉗的熱剩磁所磁化；地磁場在此過程中沒有起到實質性作用；而且對該法的材料、工藝、加熱溫度等也開展了分組實驗，得到了對《武經總要》“魚法”的全新認識。
第二節磁化機理判定首先按製文獻記載製作魚形鐵片。劉秉正使用鐵針而李強使用鋸條，兩者質量相差很大，而且都不能獨立浮於水麵。為了測驗能夠浮在水上的魚形鐵片的質量大a
致範圍，筆者按照《武經總要》記載的尺寸，以1mm厚的45#中碳鋼腐蝕試片為材料，曾先後製作了3種質量級別的10餘枚魚形鐵片（圖8-1）。最輕的一類質量為0.45～0.65g（左側第1列），是將鋼片反複打磨至極其輕薄的狀態，再裁剪成魚狀，鍛打成下凹狀，加工時間很長。中等類型的質量為1.50～1.70g（左數第2列），將鋼片適度打磨，然後裁剪、鍛造成形，再將邊緣向上折起。較重類型的質量為2.00～2.50g，先剪出魚形輪廓，再冷鍛打造成下凹狀薄片，磨掉四周毛刺，製成圖8-1《武經總要》“魚法”實驗魚形鐵片部分樣品a?購自上海濼崧機電設備有限公司，出廠檢測報告標注本批產品45#碳鋼中Fe以外元素含量（%）：C0.45，Si0.37，Mn0.80，P0.035，S0.035，Cr0.25，Ni0.30。
123指南新證——中國古代指南針技術實證研究接近魚狀，製作時間較快（右側兩列）。筆者發現，隻要小心放置，利用水的浮力和表麵張力，這三類魚形鐵片都可浮於水麵；前兩者較為容易，後者要小心放置。這說明符合《武經總要》“魚法”尺寸且能浮在水麵上的魚形鐵片質量多分布在0.5～2.5g範圍內。
筆者選用加工量較小的2.5g級別的①～⑥號魚形鐵片進行實驗。這幾個鐵片質量較大，如果能獲得較好的磁化效果，其他質量較輕的鐵片磁化效果會更為理想。
基於前麵的測試，筆者設計並開展了如下實驗。
實驗考慮到古地磁場演化因素。《武經總要》成書於11世紀中期，北宋的主要疆域範圍內地磁場總強度在0.675～0.700Gs。由於《武經總要》“魚法”可能形成於更早的時期，本模擬實驗采用公元元年前後地磁總強度頂峰時的數值即0.750Gs。
用地磁場模擬裝置產生磁場，將淬火的水盆放置在線圈中心的操作平台上。調節線圈的方向和傾角，用磁通門計測定，令中心區域磁感應總強度（即亥姆霍茲線圈與地磁場的合量）等於0.750Gs。
本實驗使用馬弗爐加熱，可以通過熱電偶、顯示儀表和電位器等顯示並調節爐內溫度。這裏有兩個要點需要交代。第一，馬弗爐利用電流熱效應產生熱量。為了防止電流磁場可能對實驗造成幹擾，待爐溫升至設定溫度，將發熱體電流調零（測溫熱電偶和顯示儀表仍然工作），再放入魚形鐵片。鐵片很薄，維持1分鍾後，即可達到爐膛內溫度。第二，馬弗爐為鐵殼，形成了一定的磁屏蔽效果，用磁通門計測定，爐口內緣附近地磁場強度隻有爐外的三分之二。但這對本實驗並不構成影響。
因為無論是《武經總要》原文，還是今人的地磁場熱剩磁說，對魚形鐵片在爐內的放置方位沒有要求，即在爐內時對地磁場沒有要求，隻是從爐中取出後沿南北方向放置。
魚形鐵片的質量很小，磁化之後磁矩也很低，不適宜用磁石磁矩測量裝置來測量；由於形狀的關係受空氣阻力幹擾嚴重，也不能借用測量磁針磁矩的方法。目前還沒有找出合適的方法，本實驗暫用表磁來衡量和對比磁化效果，因為不涉及加工退磁問題，這對實驗結論不構成影響。
筆者先後將①～④號魚形鐵片加熱到800℃，分別用不同的方式取出（圖8-2），在0.750Gs磁感應強度下淬火，進行指向測試，然後測量魚身四周的表磁分布：①號：用鐵鉗夾住魚身中部取出，將魚尾朝正北、沒入水中數分淬火（圖8-3）。其後，將魚形鐵片小心放置，使之漂於水麵。數秒後，魚首穩定指向東偏南15°（圖8-4）。用高斯計測量其表磁分布。地磁強度為0.50Gs上下，與測量結果124第八章《武經總要》“魚法”複原實驗圖8-2《武經總要》“魚法”實驗使用馬弗爐加熱圖8-3《武經總要》“魚法”實驗①號魚形鐵片淬火圖8-4《武經總要》“魚法”實驗①號魚形鐵片水浮指向125指南新證——中國古代指南針技術實證研究數量級接近，會構成幹擾。故先將高斯計傳感器霍爾探頭一端豎直向下固定好，並清零，然後移動、旋轉鐵片，逐部位測量，這樣高斯計示數即魚形鐵片的表磁，排除了地磁場的幹擾。測量結果顯示首尾兩端均為N極，中部被鐵鉗夾持的部位為S極（圖8-5）。
圖8-5《武經總要》“魚法”實驗①號魚形鐵片表磁分布②號：按照《武經總要》的記載，用鐵鉗夾住魚首取出，魚尾朝正北、沒入水中數分淬火。將魚形鐵片小心放置於水麵，數秒後，即指向地磁南北正方向。用高斯計測量邊緣表磁，顯示魚首一側為S極，魚尾及周邊為N極（圖8-6）。
圖8-6《武經總要》“魚法”實驗②號魚形鐵片表磁分布126第八章《武經總要》“魚法”複原實驗③號：用鐵鉗夾住魚首，沿正東西向入水淬火；漂浮後，魚形鐵片依然指向南北正方向，用高斯計測量，其四周的表磁與②號魚形鐵片相同，魚首為S極，魚尾及周邊為N極。
④號：將魚形鐵片沿南北方向放在翻轉的坩堝底部（圖8-7），用鐵鉗夾住坩圖8-7《武經總要》“魚法”實驗加熱④號魚形鐵片堝，將其端出來。鐵鉗不接觸魚形鐵片。向魚形鐵片淋水淬火，再將其漂浮在水麵上。魚形鐵片無固定指向性。測量顯示魚形鐵片表磁很弱，示數幾乎為零。
對①～④號魚形鐵片的加工磁化結果、數據進行分析和比較：第一，魚形鐵片的表磁並非均勻分布，而地磁場是均勻分布的，顯然魚形鐵片不是被地磁場磁化。
第二，無論魚形鐵片朝向南北還是東西，隻要鐵鉗夾在哪個位置，該位置就被磁化為S極。顯然，這種磁化結果是鐵鉗造成的。筆者測量了夾持魚形鐵片的鐵鉗鉗頭（圖8-8）的表磁，極性為N極，強度60.6Gs。而魚身被夾部位為S極，兩者符合磁化對應關係。第三，鐵鉗鉗頭表磁（60.6Gs）約為地磁場（0.750Gs）的80.8倍；不用鐵鉗夾持，僅靠地磁場幾乎不產生熱剩磁，所以在魚形鐵片磁化過程中，起決定作用的是鐵鉗。
圖8-8《武經總要》“魚法”實驗所用鐵鉗127指南新證——中國古代指南針技術實證研究鐵質工具在使用中，由於碰撞、摩擦及互相磁化等原因都會帶有剩磁。筆者測量了實驗室內常用的其他鐵質工具（圖8-9），都帶有顯著的剩磁。如鐵銼260.6Gs、鐵剪71.4Gs、斜嘴鉗68.1Gs、平口鉗42.8Gs。筆者又新購置了一把傳統鐵鉗，尚未使用時，鉗頭表磁為25Gs；經過捶打、摩擦與其他鐵器共同放置使用一段時間後，表磁提升為65Gs。古代鐵匠所用鐵鉗形製與此相同，也都經曆長時間使用，與其他鐵器一並放置，鉗頭必定會形成一定的表磁。
圖8-9金工實驗常用的鐵質工具第三節磁化工藝探索現代磁學表明，形成熱剩磁並未要求溫度必須達到居裏點以上。從居裏點以下開始降溫也可以獲得熱剩磁，被稱為部分熱剩磁。為了檢驗加熱溫度對魚形鐵片熱剩磁和指向效果的影響，筆者將⑤、⑥號魚形鐵片（45#中碳鋼）分別加熱到400℃、600℃，用鐵鉗夾住魚首取出淬火，再測量其最大表磁；然後將其沿東西方向漂浮在水麵上，測試其完成指向正南北所用時間，結果見表8-1：128第八章《武經總要》“魚法”複原實驗表8-1《武經總要》“魚法”加熱溫度對指向效果的影響測試魚形鐵片序號及項目400℃600℃最大表磁\/Gs14.2-⑤
完成時間\/s12-最大表磁\/Gs-17.34⑥
完成時間\/s-10結果表明，魚形鐵片無須加熱到鐵的居裏溫度（770℃）以上，在400℃左右獲得的部分熱剩磁已經足夠令中碳鋼材質的魚形鐵片有效指向。
本書第三章第三節已介紹了提高碳含量、進行淬火處理有助於提升鐵碳合金的矯頑力和熱剩磁。但在實踐中，碳含量高的魚形鐵片製作難度顯著增加，甚至達到人工方式難以加工的程度。符合實際操作的加工方式，應當是盡量選擇熟鐵或中低碳鋼來製作；加熱時將其埋在炭火內，置於還原性氣氛中，有助於滲碳，提升碳含量。
魚形鐵片如果不蘸水淬火，隻是在空氣中降溫，冷卻速度也很快；與淬火相比，其熱剩磁雖然相對弱一些，但不影響指南。不過《武經總要》既然已經明確記載了要在水中淬火，表明其加工過程中包含了淬火工藝，說明“魚法”工藝達到了較成熟的程度。
第四節《武經總要》“魚法”文獻新解基於以上實驗得到的認識，再來品讀《武經總要》“魚法”這段文字，發現幾乎每一句話都與實驗中的工藝細節相對應，不是隨便講的。仔細解讀這段文字可以幫助我們更清晰、具體地認識“魚法”。
魚形鐵片“以薄鐵葉剪裁”。用“鐵葉”而非“鋼葉”，而且可以裁剪，說明其碳含量不會太高，因此宜選擇中低碳含量的材質。實際上，筆者曾試圖用厚1mm、129指南新證——中國古代指南針技術實證研究a
寬20mm的#65碳鋼帶來製作，用磨製、冷鍛的方法將其做成薄片，難度都很大；即使將其燒紅，剛取出來立刻就降溫變硬，無法熱鍛。鑒於中低碳鋼魚形鐵片已經具有很好的指向功能，古人也會選擇中低碳鋼為材質。
將魚形鐵片放在炭火“中”而非炭火上。埋在炭火中，有助於滲碳，提高碳含量；若置於炭火外，架在火苗上，容易會造成脫碳，降低碳含量。所以加熱過程也注意到了防止脫碳的發生。
“通赤”不能解讀為達到居裏溫度以上，而是400～500℃即可。達到居裏溫度以上的說法在實踐中也是行不通的。魚形鐵片厚度僅0.18～0.40mm，在空氣冷卻速度極快。本實驗中，魚形鐵片隻有在爐內時才能達到居裏溫度；從爐中取出，在空氣中立刻顯著降溫，由橘黃色變為暗黑色與暗紅色相間。在正對南北位時，已經完全變為暗黑色，不可能保持順磁體。
《武經總要》記載的“以鐵鈐鈐魚首出火”是關鍵細節；用“鐵鈐”而非銅鉗，鈐“魚首”而非“魚腹”，這是魚形鐵片能夠被磁化且魚首指南的決定性因素，並非隨便記載。實用的鉗子大都是鋼鐵製品，即使它們從未接觸過磁石或磁鐵，或多或少都會積累一些磁性。鐵匠在打鐵時都用鐵鉗來夾持工件。這為《武經總要》“魚法”的產生提供了大量實踐機會。
認識到這一點後，再回到前麵一句。之所以要“候通赤”，再用鐵鉗夾取，而非置於炭火中用鐵鉗一直夾著，是為了防止鐵鉗被一並加熱，造成鉗夾退磁，影響魚形鐵片的磁化效果。這也是《武經總要》“魚法”的重要工藝細節。
實驗表明，“以尾正對子位”對磁化沒有實際貢獻；“沒尾數分則止”也非最大程度利用地磁總強度，可能是為了控製冷卻速度。對古代工匠而言，鉗頭剩磁不宜發現，古人的知識背景下也無法認知和解釋；而“正對子位”，“沒尾數分”顯然更直觀、容易操作，後曆經傳播形成了《武經總要》中的記載。
淬火工藝從原理上看有助於促進奧氏體向馬氏體的轉變，並增加內應力，提高矯頑力，從而提高剩磁，而且可以快速冷卻。
以“密器”收藏，而不是秘器。這樣做是為了妥善保存，防止魚形鐵片與其他鐵器碰撞、摩擦導致指向不準，並非有工藝機密。常有人說熱剩磁不穩定，容易退磁。這些說法都沒有實驗依據。本節的熱剩磁法磁化實驗係2016年2月間開展。在a?該#65碳鋼樣品無出廠檢測報告，根據國家標準，#65碳鋼中Fe以外元素含量（%）：C0.62～0.70，Si0.17~0.37，Mn0.50~0.80，P≤0.035，S≤0.035，Cr≤0.25，Ni≤0.30，Cu≤0.25。
130第八章《武經總要》“魚法”複原實驗放置1年半後，仍然可以有效指向。此結果表明，如果保存適當，熱剩磁方法不容易退磁。
“置水碗於無風處”表明水浮法容易受風的幹擾。水浮法最大的不便是鐵片缺少橫向阻力，穩定性不佳，會向容器邊緣漂浮。中國古代水羅盤也一直受此困擾，直到旱羅盤的出現。
“其首常南向午也”，即少數情況下不指南，也就是指北或無固定指向。如果指北，說明魚首為N極，即夾持它的鐵鉗鉗頭磁性為S極；若無固定指向，說明鐵鉗磁性太弱或爐溫不夠，魚形鐵片獲得的熱剩磁不足以驅動其指向。
通過實驗還可以讓我們獲得以下認識。為了便於漂浮於水麵，鐵片適當中間下凹，形成小船狀；邊緣適當打磨整齊、光滑。由於經過炭火灼燒，鐵片表麵形成氧化膜，提高了鐵片對水的不浸潤性；還可適當塗抹一些油脂或蠟，進一步提高水的表麵張力，使鐵片易於浮在水麵，也可防鏽。
第五節熱剩磁指南針技術來源討論關於《武經總要》“魚法”的來源，現在尚無明確資料。筆者就目前的線索與自己的初步想法與讀者做如下分享。
《武經總要》中記載了很多軍用裝備，其內容多數源於此前的其他兵書。例如，行爐在唐代李筌《神機製敵太白陰經》、杜佑《通典》，北宋李昉《太平禦覽》、許洞《虎鈐經》中都有記載，且文字相近，存在明顯的引用關係（黃興，2013）。但“魚法”在其他兵書的相關篇章難以找到。如《神機製敵太白陰經》“迷途篇”講迷路之後辨別方向，一種是考辨識星辰，另一種是天陰下雪時，用老馬在前麵引路，沒有提到“魚法”（李筌，1996）。《虎鈐經》成書於北宋景德元年（公元1004年），早於《武經總要》40餘年，該書“失道第六十八”記載，夜晚迷路可以根據季節以北鬥定向；如果是“本路”，則放開老馬引路，也沒有提到“魚法”（許洞，2004）。
其實這也反映出一些信息：“魚法”係《武經總要》新增的內容，或是最新創131指南新證——中國古代指南針技術實證研究製，或是此前高度保密。
從工藝角度來分析，鍛製鐵片是鐵匠們經常開展的工作。冷兵器時代，會有很多鐵匠隨軍而行，隨時修理、打造兵器、鎧甲等。鎧甲的尺寸、厚度與《武經總要》魚形鐵片相近，而且都需要通過淬火提高硬度，也會用鐵鉗夾持。隨軍工匠們有大量機會發現鐵甲的熱剩磁現象。熱剩磁法不需要磁石，很適合野外軍用。這與《武經總要》作為兵書的主旨也是相符合的。有可能魚形鐵片指南現象是鐵匠們首先發現的，後被納入《武經總要》。
還有另外可能性，即“魚法”與《武經總要》該書編者之中的曾公亮、楊惟德有一定關聯。
曾公亮是福建泉州人，青年時代在泉州度過，到京城做官後也曾多次回到泉州a。宋元時期，泉州是中國海洋貿易的最大港口，也是世界最大海洋貿易中心之一。當時航海已常用魚狀鐵片，外形與《武經總要》“魚法”相同。曾公亮對指南針應該是了解的，不能排除《武經總要》“魚法”來源於航海。如果再追述，唐以降，堪輿術分為江西和福建兩派。福建派堪輿術與航海指南針的出現可能有重大關聯。
北宋航海或更早的堪輿中可能已用此法，但尚未發現記載。
楊惟德也是《武經總要》的編者之一，主要負責該書後五卷陰陽占候等內容的編纂。有些版本在標注編者時經常將其忽略。他供職於北宋司天監，是著名的宮廷天文學家，在天文學、物理學等多個領域有重要貢獻，包括發現和記錄公元1054年的超新星爆發。楊惟德在《塋原總錄》卷一“主山論”首先發現了地磁偏角並記載其具體數值。盡管沒有證據表明楊惟德直接參與“魚法”所在篇章的編寫，但不能排除他對“魚法”的收入是有貢獻的。
在本章，通過係列實驗研究了《武經總要》“魚法”的磁化機理，證明係利用鐵鉗的磁性完成熱剩磁過程；“魚法”指向性和磁穩定性都很好；地磁場在熱剩磁過程中的貢獻微乎其微，未發揮實質作用。熱剩磁效應的利用，表明了中國古代在公元1000年前後，在磁性指向技術領域居於世界領先地位。
a?海洋出版社劉義傑先生曾於2017年3月在泉州海外交通史博物館做報告“從堪輿羅盤到航海羅盤——兼談閩人對航海的貢獻”。筆者對曾公亮及《武經總要》“魚法”與泉州關係的思考受到了該報告的啟發。
132第九章古代指南針起源與演變之探討第九章古代指南針起源與演變之探討關於磁石指向器和鐵質指南針的係列實驗表明，古人所具有的知識以及能夠獲取或製備的磁性材料是古代指南針技術產生和發展的製約性因素。在滿足這些條件的前提下，技術實現方式有多種可能性。
本章把前麵實驗結論進行綜合比較，對指南針技術演變的技術因素進行分析；並與文獻記載所展現的古代磁性知識、相關社會背景相結合，對古代指南針起源與演變的曆史可能性和促進其發展的影響因素進行綜合探討。
第一節磁石勺方案的可行性與曆史可能性當前古代指南針技術研究的焦點也是難點，即指南針的起源和早期可能的技術狀態。王振鐸提出的天然磁石勺方案是否可行及其曆史可能性如何，是一個不容回避的問題，也是本書重點探討的內容。
一、磁石勺方案技術特征分析實驗顯示“磁石勺”司南方案是可行的，經過綜合比較，筆者認為該方案是以磁石為材料的各類指向器中的最佳設計方案。
王振鐸製作的磁石勺可以指南，而其他人未能重複該方案的主要原因是沒有133指南新證——中國古代指南針技術實證研究找到合適的磁石。本書的實驗表明，在當今地磁環境下，開路磁化強度≥15emu\/g的磁石勺狀製品已經具備很好的指向性；在秦漢時期的地磁環境下，在華北、中原及關中地區，同等磁性的磁石勺的指向性優於現代。由於具有天然剩餘磁化強度越高的磁石所占比例越小，則古代可實現與當今同等指向效果的磁石材料的礦源將數倍於當代。即秦漢時期比現在更容易實現磁石勺指向。
與筆者采集到的磁石相比，王振鐸所用磁石剩磁仍然偏弱。其磁石勺需要放在光滑的青銅表麵才能指南，王振鐸將《論衡》“司南之杓，投之於地”的“地”釋作青銅軾盤的原因也在於此。古代軾盤是否有此用途尚無證據，所以有研究認為王振鐸對“地”的解釋有些牽強。有研究者也提出“地”為“池”之誤，應該是指水銀池，磁石勺漂浮在水銀上麵，同水浮法（王錦光等，1988）。這種解釋可能更為牽強。筆者所製磁石勺在當今地磁強度下，置於較為平整光滑的磚石地麵、較為堅硬的木質地板上都可以有效指南。在秦漢地磁強度下，指向性應更好。所以，“投之於地”的“地”完全可以采用其一般性的解釋，即地麵。當然，粗糙、鬆軟的地麵要排除在外。
磁石屬於亞鐵磁性物質，實際開路磁化強度很少高於30emu\/g，而且也不能加工的太小。所以用磁石為磁性材料，其質量和轉動慣量都會顯著大於鐵質指南針。
唐宋的人造鐵質指南針采用了懸吊或水浮法，而磁石如果也采用這兩種方法，就會帶來很多弊端。這在本文第六章第二節和第三節的係列實驗中都已證實。故此，若以磁石為材料，指向器的外形設計和安裝方式必不同於鐵質指南針。
對於以磁石為材料的磁性指向器，勺狀方案有多個顯著優點。
勺體所受轉動阻力源於勺底的滾動摩擦力，平動阻力源於勺底在水平方向的滑動摩擦力。這樣就較好地兼顧了準確性、響應速度和穩定性。磁石勺底麵盡管可以做得很光滑，但平向的滑動摩擦阻力還是遠大於轉向的滾動摩擦阻力，因此磁石勺就不會像水浮法中那樣平向漂移。
勺柄的存在增加了勺體沿勺柄所在豎直麵內的轉動慣量。向下觸碰勺柄之後，就可以形成較大的初始角動量，勺柄會長時間地維持上下擺動；勺體得以較長時間發生轉動，有助於勺柄指南。指向測試顯示，若勺柄上下晃動時間不夠，則勺體在未指南之前就容易停止轉動；需要重新觸動勺柄，使之繼續上下擺動。所以勺柄對完成指向有很大的幫助。
有人可能會想，如果把勺柄做成兩個、對稱狀分布，效果是否會更好？本書第七章第三節的實驗表明，答案恰恰相反。因為在這種形狀下，勺體的質量集中於轉134第九章古代指南針起源與演變之探討動中心，在同等質量或同等長度條件下，其轉動慣量小於單柄勺，不利於勺體維持擺動。磁石勺的長度受磁石限定，在既定長度下，要盡可能實現較大的轉動慣量，隻能采用單柄方式。
此外，第六章的係列實驗顯示，其他勺狀方案的有效磁化強度、穩定性或外觀效果都不及磁石勺方案。
綜上認為，磁石勺司南方案非常合理、巧妙，是用天然磁石製作磁性指向器中的最佳方案。如果古人曾做過大量探索、試驗，最終會傾向於選擇這種方案。
二、《論衡》“司南”語句新探王充《論衡·是應篇》中涉及“司南”的整段文字如下：獄訟有是非，人情有曲直，何不並令屈軼指其非而不直者，必苦心聽訟，三人斷獄乎？故夫屈軼之草，或時無有而空言生，或時實有而虛言能指。假令能指，或時草性見人而動。古者質樸，見草之動，則言能指；能指，則言指佞人。司南之杓，投之於地，其柢指南。魚肉之蟲，集地北行，夫蟲之性然也。
今草能指，亦天性也。聖人因草能指，宣言曰：“庭末有屈軼，能指佞人。”百官臣子懷奸心者，則各變性易操，為忠正之行矣。猶今府廷畫皋陶、觟也。
（王充，1991）274殘宋本《太平禦覽》卷七六二引作“司南之勺，投之於地，其柄指南”，而該本卷九四四引作“司南之杓，投之於地，其柄指南”（黃暉，1990）。
王充在《論衡·是應篇》中對古代的瑞應逐一加以考察和駁斥。正如其在《論衡·須頌篇》中所言：“俗儒好長古短今，言瑞則渥前而薄後，《是應》實而定之。”（王充，1991）315《是應篇》的主旨是要澄清瑞應的是非，駁斥漢儒虛構或增飾瑞應的厚古薄今之論。古代言論能夠形成文字記載，是由各種因素共同促成的，牽扯到很多背景。仔細梳理，可以發掘出極為豐富的信息。
我們從“王充為什麼這樣說”這樣一個問題開始，對《論衡·是應篇》的這句話、上下文、所處時代進行層層剖析，探索以司南為核心的豐富多彩的曆史輪廓，提出了一係列新的想法。
第一，《論衡》“司南之杓（或勺、酌），投之於地，其柢（柄）指南”這句話與磁石勺的使用方法和指向過程相符。
《說文解字》解釋：“杓：枓柄也”，“酌：盛酒行觴也”。即《論衡》中這句話的操作對象為司南的柄，或勺狀之司南。“投：擿也”（擿：古同“擲”），即135指南新證——中國古代指南針技術實證研究不是穩穩地安放，而是略有速度地放置。“柢：木根也”，又《集韻·支韻》“柢，《字林》：碓衡”。“柢”作木根或碓衡（即碓杵）解，暗含有木的屬性，“柄”也是如此。如果在磁石勺上一定要把木的屬性體現出來，那麼王振鐸製作的4號木柄勺（圖1-1）可以為代表；若作一般性理解，可解釋為柄端或柄。因此，這句話可理解為：將司南以一定的速度放在地上，或將司南的柄撥向地麵，柄或柄端就會指南。
在磁石勺指向測試中，我們已經認識到，如果地盤平麵非常光滑，地磁場強度較高，磁石勺放到地盤上，即可自動指向；如果條件不夠，最佳的操作方式就是向下觸碰一下勺柄，使之晃動起來，令勺底與地盤的滑動摩擦轉變為滾動摩擦，磁石勺就會指南。剩磁較高的磁石畢竟是少數，光滑程度較高的支撐平麵也不一定隨磁石勺一起攜帶，所以在更為通常的情況下，磁石勺需要觸碰一下，將之啟動，完成指南。
王充《論衡》中的這十二個字表達的含義和磁石勺指南的用法高度一致，且語言精練、描述到位，可見這是經過仔細觀察、斟酌考量才形成的。
第二，王充在《論衡·是應篇》中為什麼說司南？為什麼要這樣說？這包含了什麼信息？
王充講本段話的目的是反駁儒生們對“‘屈軼之草’能指人”這件事的言談。
除了本段，還有多個段落都在談論此事。其目的是說草指人是這種草的本性，並非指出誰是壞人或好人，也不是傳達上天的信息。在本段中，用少量文字舉出“司南”“魚肉之蟲”等也能體現出方向性的同類事物，來說明這些有指向性是事物的本性使然，沒有其他的含義。
王充以司南為例來闡述自己的觀點，體現出兩種可能性：一種是儒生們已經知道司南指南是該器物的本性，王充將此作為多重證據來證明“草能指人”是其本性，不是祥瑞或靈異現象。另一種是王充陳述自己的觀點，作為對“草能指人”的拓展說明，認為司南、魚肉之蟲、指人之草所表現出來的現象都屬於同類，是其本性使然。但無論怎樣，王充在這裏以司南為例證，都說明儒生們對司南是不陌生的。
王充的“司南之杓，投之於地，其柢指南”這句話與上下句為並列關係，是一個獨立的例證。這句話開門見山，沒有鋪陳，一帶而過，隻說了司南的操作方法和指向功能，沒有解釋司南是什麼、怎麼製作的、什麼原理。這又進一步表明儒生們對司南也是熟悉的。
這些都表明“司南指南”這一現象對《論衡》所辯論的對象——儒生們而言是了解的，此現象並非王充首先發現或提出。寫入該書以前，大家在其他場合多見司136第九章古代指南針起源與演變之探討南指南，或者對司南指南都不陌生，屢有論及。
筆者有一個猜測，《論衡》“司南之杓，投之於地，其柢指南”一句是否可能出自《淮南萬畢術》，或者同源。這句話共十二個字，句意完整，可獨立成條。此體例與後人整理出的《淮南萬畢術》高度相似。從內容來講，這句話也很符合《萬畢術》的主旨；而《萬畢術》中有不少條方術確實有一定的實際功能。《萬畢術》皇皇十萬言，記載方術近萬條，現今僅存百餘條，絕大多數都散失了。王充所在的時代（公元27—97年）離《萬畢術》成書時間（公元前2世紀後期）相距200年左右。即使王充看不到較為完全的《萬畢術》，方士們也還傳承著《萬畢術》裏的方術，因為這本書本身就是以方士們為主而編纂的。
第三，東漢時期讖緯大興，儒生與方士混為一體，磁石勺很可能是方士們的作品。
如本書第二章第二節所言。西漢初以董仲舒為代表的今文經學將天人感應思想引入《春秋》等儒經；漢武帝時形成了“罷黜百家，獨尊儒術”的國策；東漢光武帝更是布讖緯之學為官方思想。在此環境下，“經”和“術”相結合，以儒經言災異之風泛於朝野。方士們為了自身的利益，樂於將自己的思想附會於儒家理論，以自己擅長的技藝為“天人感應”說做證。儒學與方術彼此依附、互為表裏，形成了似有可依、又無法證偽的學說體係，出現了“儒生方士化、方士儒生化”的局麵。在王充《論衡》中也可以看到方士借儒生之名、儒生借方士之術而宣揚神仙方術的諸多事例。《論衡》中所謂的儒生其實也是方士。