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苏轼在咏史诗《荔枝叹》中也写道“十里一置飞尘灰,五里一堠兵火催”,说在唐玄宗时代每隔五里便有一堠,可以说“导航系统”非常发达。还有一位宋代诗人王柏在《迷道有感次韵》中则写道:“我今知堠子,万里不须疑。”可见,“堠”在古代社会的作用和重要性。
在历史的进程中,“堠”有植树或是立碑等表现形式,不过石堆或土堆依然是主要形式。由于易受损毁,古代官方往往会设置“堠吏”,作为专门管理导航路标的人员。此外,古代设立的官道上还有驿站,汉朝时,每30里便设有一个驿站。而盛唐时驿站设遍全国,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”,说的就是当时即使是许多人迹罕至的地方,也有驿站设立。直到明清时期,驿站依然是“导航系统”中不可缺少的环节。
专业的导航器材从陆地到海洋都能指明方向
受限于生产技术和发展水平,古代的官道也不可能面面俱到,一旦到了荒郊野岭,就可能碰到找不到方向感的难题,此时,就得依靠专业的导航工具了。
在中国的上古传说中,黄帝就是依靠著名的导航工具“指南车”打败了蚩尤。这个故事虽然是传说,却说明中国人发明和使用指南车的确是一件极为久远的事。
与后来的指南针不同,指南车并没有使用磁极,而是采用齿轮原理制作的,所以,這种工具属于一种纯粹的机械设备。然而,由于指南车制作难度系数高,而且块头大,难以携带,在后来的历史长河中竟然失传。
不过,北宋时期的科学家燕肃曾经根据历史记载复原过指南车。简而言之,指南车是运用大小齿轮构成的差动装置来进行指向的,差动装置连接着的是车身上的木人,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的短,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,人们便能据此辨别东西南北了。
不过,操作更加便捷的“司南”出现后,显然更受人们的欢迎。最早的司南大致出现在战国时期,由于当时战事频繁,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,从而制成可以指示南北的工具。沈括在《梦溪笔谈》中介绍了一种磁化的方式:以磁石磨针锋,使之磁化成为磁针,可以指南,但常微偏东。这称得上是早期的指南针。
以上所说的都是陆地上的导航方式,但若在水上航行,由于没有道路,导航就显得尤为重要。在海运发达的宋代,指南针被用于航海,这就是人们熟悉的“水罗盘”,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,为船员指明方向。
指南针是中国古代劳动人民的伟大发明,它对人类的科学技术和文明发展起到了无可估量的作用。然而,在跨洋航行时,茫茫大海,水天一色,经常看不到岸上的目标,也没有参照物,即使能够分清方向,但如无法精确定位,也很容易迷失。
于是,人们又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”。这种技术运用到的工具叫“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。可以说,过洋牵星术在古代属于最高端的导航技术了,明代航海家郑和率领船队下西洋时便使用了这种导航方式,确保他们能够乘风破浪、行稳致远。
古人的导航智慧令人赞叹不已,即使时隔千百年也依然熠熠生辉。