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指南针，古代叫司南，主要组成部分是一根装在轴上的磁针，磁针在天然地磁场的作用下可以自由转动并保持在磁子午线的切线方向上，磁针的南极指向地理南极（磁场北极），利用这一性能可以辨别方向。指南针是中国古代劳动人民在长期的实践中对磁石磁性认识的结果。物理上指示方向的指南针的发明有三类部件，分别是司南、罗盘和磁针，均属于中国的发明。在中国古代，指南针起先应用于祭祀、礼仪、军事和占卜与看风水时确定方位。
记载司南的最早的文献是《鬼谷子》，《宋书·礼志》引《鬼谷子》“郑人取玉，必载司南，为其不惑也”，郑人去“取玉”，必须带上司南，就是为了避免迷失方向。《韩非子·有度篇》“故先王立司南，以端朝夕”，“端朝夕”即正东西，引申为确定东西南北方向。东汉王充的的《论衡·是应篇》“司南之杓，投之于地，其柢指南”，句中的“地”一般解释为“地盘”，也可能是“池”字误写。这句话应释为：勺状的司南，放在“地盘”上（或投入盛有适量液体（如水银）的容器中），它的勺柄必然自动指向南方。此后，梁元帝萧绎的《玄览赋》“见灵乌之占巽，观司南之候离”，唐韦肇的《飘赋》“挹酒浆，则仰惟北（北斗）而有别；充玩好，则校司南以为可”，再次介绍了司南（磁勺）的功用和形状。
指南针的发明应当是在一个很漫长的时间中，慢慢改进的结果，而不同时期的形式，应以不同的形式出现。随着加工业的发展，磁针由原来的匙形转变为针形，并由水浮磁针转变为用顶针，使指南针的测量精度发生了质的变化。磁针问世后，先后用于堪舆和航海。为了使用方便，读数容易，加上磁偏角的发现，对指南针的使用技巧提出了更高的要求，堪舆家首先将磁针与分度盘相配合，创制了新一代指南针——罗盘。
活动于唐开元年间（公元713年-公元741年）的山西堪舆家丘延瀚，被后世堪舆家推崇为堪舆术三针（正针、缝针和中针）中最早出现的正针法的创始人。明代雅好科技的宁献王朱权则在其《神机秘籍》中说：“针法古无所传，自昔玄真始制。”玄真即唐代浙江金华道家张志和（约公元730-约公元810年），他的道号叫玄真子。杨公杨筠松（公元834年-公元900年）作为赣南杨公风水术的祖师，对风水术的工具罗盘也进行了合理的改造。杨公创制地盘二十四山盘。杨公在堪舆实践中发现用地盘纳水有较大的误差，根据天道左旋，地道右旋的原理，创制了天盘双山用于消砂纳水。地盘二十四山的挨星盘，即七十二龙盘，为杨公晚年创制。地盘、天盘和七十二龙盘三者合在一起被俗称为“杨盘”。
考古资料表明，堪舆家选择墓穴采用二十四向表示法大约始于唐末。南唐何溥（公元922年-公元1019年）主持建徽城，看风水时也用二十四向表示法。何溥所撰的《灵城精义》“理气章正诀”中说，“地以八方正位，定坤道与舆图，故以正子午为地盘，居内以应地之实”，“天以十二分野，正躔度之次舍，故以壬子丙午为天盘，居外以应天之虚”。宋代沈括（公元1031年-公元1095年）在《梦溪笔谈》中记载了水浮针和磁针偏角。南宋陈元靓在《事林广记》(成书于公元1100-公元1250年间)中记述了两种指南针，即指南鱼和指南龟。它们可看作“水针(水罗盘)”和“旱针(旱罗盘)”的先驱。水罗盘(也叫浮针罗盘)是从《武经总要》的指南鱼到《事林广记》的指南鱼发展过来的，由于后者是木刻的，自然可浮在水面，似乎也不怕水面荡摇，它已发展成为一种比较成熟的结构。此后，水针一直比较流行，加上进一步的改进，将磁针穿上小木条，取代了木头刻的鱼，使之更实用了。《事林广记》记载的“指南龟”，则是后世旱罗盘的先驱。它因为采用了竹钉支承，摩擦力小，旋转灵活，因而也受到人们欢迎。后来人们将其发展成了枢轴支承式，这种形制就成了使用简便的旱罗盘。1985年5月，在江西临川县朱济南墓中出土了一件题名“张仙人”的俑，高22.2cm，手捧罗盘。此罗盘样的磁装置结构与宋代水浮针不同，其菱形针的中央有一明显的圆孔，说明它采用的是枢轴支承的架构。这座墓下葬的时间为南宋庆元四年(公元1198年)。可见在旱罗盘问世不久，中国人已经将其发展成枢轴支承式的了。
中国的磁针和罗盘先后经由陆水两路西传，曾给人类的文明的进程带来重大的影响。恩格斯在他的《自然辩证法》指出，“磁针被阿拉伯人”从中国“传到欧洲人手中”是在“1180年左右” 。马克思在《机器、自然力和科学的应用》一书中说，“罗盘（指南针）打开了世界市场并建立了殖民地”。磁针对资本主义产生和发展起到了一定的促进作用，用之于航海，使占地球四分之三的海域化为了通途。15世纪来，哥伦布航渡大西洋到达美洲大陆；16世纪初，麦哲伦船队环航成功等，都和磁针的应用是分不开的。
指南针是中国古代劳动人民在长期的实践中对磁石磁性认识的结果，作为中国古代四大发明之一，它的发明对人类的科学技术和文明的发展，起了无可估量的作用。古代中国人将指南针用于军事和航海的活动，也被用于堪舆术，后来还辗转传入欧洲，在欧洲的航海活动和地理大发现中，发挥了不可替代的重要作用。在航海技术发明中，指南针也是最重要的单项发明。
