指南針
指南針，又稱指北針，是一種用於指示方向的工具，廣泛應用於各種方向判讀，譬如航海、野外探險、城市道路地圖閱讀等領域。
現有兩種類型：一是根據地球磁場的有極性製作的地磁指南針，但這種指南針指示的南北方向與真正的南北方向不同，存在一個磁偏角；二是電子指南針，採用磁場感測器的磁阻（MR）技術，可很好地修正磁偏角的問題，現已大量用於GPS定位裝置中。
英國漢學家李約瑟把指南針稱為「中國古代四大發明」之一。
指南針在台灣等個別地方稱為指北針，因為當代指向針常在指向北方的一端漆上顏色標記，便於使用者尋找北方。
司南
有一種觀點認為中國古代記載的「司南」就是指南針最早形式（戰國時韓非子《有度篇》即已出現司南一詞）。東漢王充（公元27～約97）《論衡》（明嘉靖版）卷十七是應篇第五十二說「司南之杓，投之於地，其柢指南」，這個記載雖不是最早，但是最早表述清楚的一個。司南具體形式卻有很大爭議，根據《論衡》以及唐韋肇《瓢賦》中的記載，王振鐸判定司南為勺型天然磁石配合地盤[1]，雖有出土漢地盤和河南南陽東漢墓出土石刻司南勺圖佐證，但畢竟無完整配合出土。1950年代錢臨照試圖以天然磁石製做勺形司南，但因天然磁石磁距小、底部摩擦大而未成功[2]。 將司南理解為磁勺從古文獻考證及實驗方面在學術界一直存有異議。其中東北師範大學教授劉秉正在1956年考證出指南魚是中國人最早地進行人工磁化的應用，同時也對司南是磁性指南工具提出質疑[3]。近些年來他進一步提出《論衡·是應篇》以及《瓢賦》中的司南是天上的北斗， 而其它的文獻中的司南或指南有的是指南車如《鬼谷子》記載的司南，有的是行事的準則如《抱朴子·外篇·疾謬》中的指南，還有是指官職如《韓非子》中的記載[4]。2005年中國國家博物館研究員孫機近根據前北平歷史博物館舊藏殘宋本《論衡》認定「司南之杓」杓字實為酌，那麼看來「其柢指南」之柢也非指勺柄[5]。根據最新的文獻考證表明，司南是北斗的別稱，同時司南的其他用法也都與北斗有關[6]。此文通過對北魏·溫子升《定國寺碑》中「幽隱長夜，未睹山北之燭；沉迷遠路，詎見司南之機。」、梁·吳均《酬蕭新浦王洗馬詩二首》中的「獨對東風酒，誰舉指南酌」等唐以前文獻的分析，認為這些文獻中司南只能解釋成北斗，而《論衡》，《瓢賦》中的司南也應是北斗。而元稹《加裴度幽鎮兩道招撫使制》中的司南應是官職，宋·釋正覺《頌古》：「妙握司南造化柄，水雲器具在甄陶。」中的司南應是權力，唐·宋暠《獬廌賦》中「守法者仰之以司南，疾惡者投之於有北。」的司南是法律，這些詞意都來源於北斗。另外《韓非子·有度》中的司南也應解釋成法律，其中的「朝夕」不是方向，而是早晚朝見或君王早晚聽政。其他司南引申為定時間（杜甫《詠雞》中的司南）、指德高望重的人(張九齡《祭張燕公文》)、以及指導準則等意也來源於北斗。此文認為目前司南是磁性指南工具的論據還遠不充分。此外，作者根據唐·戴叔倫（732－789）《贈徐山人》中有「針自指南天窅窅，星猶拱北夜漫漫。」提出中國可能在八世紀已發明指南針。指南針
曾公亮成書於1044年的《武經總要》中有關於水浮指南魚的記載：「若遇天景曀霾，夜色螟黑，又不能辨方向，則當縱老馬前行，令識道路，或出指南車或指南魚以辨所向。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，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，平放魚在水而令浮，其首常南向午也。」。李約瑟指出，鐵皮從高於居里點（600°-700°）的溫度急速降溫，就會被地磁場磁化成為磁鐵。這種利用地磁場製作磁鐵的方法，雖然磁性較弱，但具有不需天然磁鐵的優點[7]。上文中的「道路」、「指南魚以辨所向」等字句，說明指南針在1044年已經用於陸路交通了。世界上關於人造磁針指南的記載出現在北宋沈括《夢溪筆談》卷二十四 雜誌一：「方家以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也。水浮多盪搖。指爪及碗唇上皆可為之，運轉尤速，但堅滑易墜，不若縷懸為最善。其法取新纊中獨繭縷，以芥子許蠟，綴於針腰，無風處懸之，則針常指南。其中有磨而指北者。余家指南、北者皆有之」[8]。
其中記載：
- 方家用磁石磨針鋒，製造指南針。
- 四種支撐磁針的方法：水浮、放在指甲上、放在碗邊，用一根蠶絲懸掛磁針。
- 磁偏角現象。
磁偏角的發現
北宋慶曆元年（1041年）司天監天文學家楊惟得著《瑩原總錄》「客主取的，宜匡四正以無差，當取丙壬針於其正處中而格之，區方直之正也。蓋陽生於子，自子至丙為之順；陰生於午，自午至壬為之逆；故取丙午壬子之間是天地中，得南北之正也。」 1088年沈括《夢溪筆談》「方家以磁石磨針鋒，則能指南。然常偏東，不全南也。」[9]1115年寇宗奭《本草衍義》「以針橫貫燈心，浮水上，亦指南，然常偏丙位」，丙位指南偏東15°。
由此可知早在11世紀初，中國人就已發現磁偏角為即15°，與今日中國大部分地區在-10°～+2°之間的地磁夾角相若。
旱羅盤
元初《事林廣記》記載：「以木刻魚子，，如拇指大，陷好磁石一塊子，卻以蠟填滿，用針一半僉從魚子口中鉤入，令沒水中，自然指南。以手撥轉，又復如此。以木刻龜子一個，一如前發製造，但於尾邊敲針入去，用小板子，上安以竹釘子，如箸尾大，龜腹下微陷一穴，安釘子上，撥轉常指北。」[10]元、明航海羅盤的應用
最早見於航海用途的指南針記載於北宋朱彧撰寫的《萍洲可談》：「舟師識地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦觀指南針」。[11]《萍洲可談》成書於1111年-1117年間，但所敘述的是1086年的事[12]。這比Alexander Neckam可能寫於1190年的《論器具（De naturis rerum）》中說法：航海時「白天雲遮太陽，或夜間黑暗不辨方向時，使用磁鐵摩擦鐵針，針停時指南北，」早約一個世紀。與英國幾乎同時法國和稍晚一點的義大利也有了首次指南針的記載。
1123年宋朝派遣使臣取海路出使朝鮮，《宣和奉使高麗圖經》記載用水浮指南針導航：「是夜洋中不可住，維觀星斗前邁。 若晦冥，則用指南浮針， 以揆南北」[13]
宋代的航海指南針，除「南北」，還未見有其他方位。四十八方位羅盤用於航海的文獻紀錄，最早見於元代周達觀《真臘風土記》：「自溫州開洋，行丁未針。歷閩、廣海外諸州港口，過七洲洋，經交趾洋到占城。又自占城順風可半月到真蒲。又自真蒲行坤申針，過崑崙洋入港」。[14]。其中丁未針= 202.5°、坤申針= 232.5° 。[15]。
明朝永樂年間隨鄭和下西洋的鞏珍在《西洋番國志》的《自序》中敘述應用水浮羅盤的情況：「往還三年，經濟大海，綿邈彌茫，水天連接，四望迥然，絕無纖翳之隱蔽。惟日月升墜，以辨西東，星頭高低，度量遠近。斫木為盤，書刻干支之字，浮針於水，指向行舟」[16]。
《鄭和航海圖》中紀錄109道航海針路。例如：
- 「太倉港口開船，用丹乙針，一更，船平吳淞江。用乙卯針，一更，船到南匯嘴。平招寶」。（鄭和航海圖五）
- 「蘇門答臘開船，用乾戍針，十二更，船平龍涎嶼。四十更，船又用辛酉針。五十更，船見錫蘭山」；（鄭和航海圖十八 乾戌= 307.5° ，辛酉= 277.5°）
- 「官溜嶼用庚酉針，船收木骨都束」。（鄭和航海圖二十。庚酉= 262.5°）
- 廣東往磨六甲：南亭門放洋，用坤未針 （217.5°）五更船取烏頭山。用單坤針（西南 225°）十三更取七洲洋。坤未 （217.5°）針 七更船平獨豬山。……乾亥 （322.5°）針五更船平昆宋嶼，單亥針（330°）五更船取前嶼，乾（315°）針五更取五嶼；沿山使取磨六甲。[17]
- 台灣往日本從大港出。東南風可用丁未 （202.5°）及單未 （210°）過茄老灣線。南到青水烏水乾，可牽舵及用壬（345°）及壬子（352.5°），轉變取澎湖東過。[18]。
- 七洲洋用坤未針，三更取銅鼓山。[19]
近來曾在青島和海南發現明代瓷質水浮指南針，尺寸大至為：最大外徑9.5厘米；上有盛水同心圓孔徑4.4厘米，孔深2.3厘米，外圍青花釉繪刻度，底座、四壁厚實堅固，估計是去水收藏，用時加水。現代液體羅盤基本原理類似，不過改進採用了密封技術。
現代指南針
中國在12世紀已經發明旱羅盤即現代指南針基本形式。經過了阿拉伯人有效改進後才傳入歐洲。但是歐洲現存關於指南針的記載早於阿拉伯，阿拉伯語中指南針（al-konbas）一詞也似源於古義大利語。近來在江西臨川一座葬於公元1198年的宋墓里發現一俑（標寫「張仙人」），手持一似風水羅盤「亦是旱羅盤」物，有觀點認為旱羅盤中國也可能早於西方使用，但可能先發明於江南沿海（如泉、廣）一帶應用，故博學如沈括也未見到，今後尚須考古文物工作者努力。內陸後世旱羅盤則多用於風水羅盤和校時羅盤，如174/l189曾三異《同話錄》「地螺，或有子午正針，或用子午丙壬間縫針。天地南北之正，當用於午。」指南針的用法
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