萨石其色莹洁映日射之有五色圆光。其质六棱。或大如枣栗则光彩微茫间有小如樱珠五色粲然可喜。”1程大昌则指出：“《杨文公谈苑》曰：嘉州峨嵋山有菩萨石人多收之。色莹白如玉如上饶水晶之类日光射之有五色如佛顶圆光。文公之说信矣。然谓峨嵋山有佛故此石能见此光则恐未然也峨嵋山佛能现此异则不可得而知。此之五色无日则不能自见则非因峨嵋有佛所致也。”2从而否定了五色粲然与佛有关正确地认识2《梦溪笔谈》卷19“器用”。

1《毛诗名物解》卷2“释天·虹”。

2《演繁露》卷9。

3《本草衍义》卷4“菩萨石”。

1《云林石谱》卷中。

2《演繁露》卷9“菩萨石”。

到“此之五色无日则不能自见”。

关于透光镜沈括对透光镜的制造及透光机理有深入的研究。他写道：“世有透光鉴鉴背有铭文凡二十字字极古莫能读。以鉴承日光则背文及二十字皆透在屋壁上了了分明。人有原其理以谓铸时薄处先冷唯背文上差厚后冷而铜缩多。文虽在背而鉴面隐然有迹所以于光中现。予观之理诚如是。然予家有三鉴又见他家所藏皆是一样文画铭字无纤异者形制甚古唯此一样光透其他鉴虽至薄者皆莫能透意古人别自有术。”3沈括推测在铸镜的冷却过程中因镜的厚薄不同各部分冷却的快慢不同因而各处收缩率有差别使得镜面产生细微的曲率差异在反射日光时就会显示出背面图案。

第五节电和磁静电、静磁及物体的导电性张邦基在《墨庄漫录》中记述了孔雀毛的静电感应现象：“孔雀毛箸龙脑则相缀。禁中以翠尾作帚每幸诸阁掷龙脑以辟秽。过则以翠尾扫之皆聚无有遗者。亦若磁石引针、琥珀拾芥物类相感也。”1可见静电感应现象已在当时宫廷中得到应用。

这时期人们还认识到磁石的吸铁性（即磁力）可以不被其他物质（除铁磁物质外）所阻碍隔断。张君房在《云笈七籤》中指出：“磁石吸铁间隔潜应。”类似的记述甚多。

雷电是人们自古就进行观察的自然现象。此时人们已注意到不同性质的物体遭雷击后的情况不同。沈括《梦溪笔谈》记载：“内侍李舜举家曾为暴雷所震其堂之西室雷火自窗间出赫然出檐。人以为堂屋已焚皆出避之。及雷止其舍宛然墙壁窗纸皆黔。有一木格其中杂贮诸器其漆器银■者银悉熔流于地漆器曾不焦灼。有一宝刀极坚钢就刀室中熔为汁而室亦俨然。”2庄绰的《鸡肋编》卷下也有类似的记载。

磁偏角和磁倾角的最早记述地球近似为球形且地球的南北磁极与地理上的南北两极并不重合。在地球表面任何一点地磁子午线与地理子午线之间的夹角称为磁偏角；磁针指向与水平面之间的夹角称为磁倾角。北宋初年曾公亮在《武经总要》中记述了制造指南鱼的方法：“以薄铁叶剪裁长二寸阔五分尾锐如鱼形置炭火中烧之候通赤以铁钤钤鱼出火以尾正对子位蘸水盆中没尾数分则止以密器收之。用时置水碗于无风处平放鱼在水面令浮其3《梦溪笔谈》卷19“器用”。

1《墨庄漫录》卷1。

2《梦溪笔谈》卷2o“神奇”。

常南向午也。”1这里加热是使铁磁物质中的磁畴增加动能在地磁场作用下由混乱变为规则排列然后经过急剧冷却而固定下来。以鱼尾正对北极且略向下倾斜为的是最大程度地利用地磁感应使之磁化。这段话隐含了关于磁偏角与磁倾角的知识。沈括也指出：“方家以磁石磨针锋则能指南然常微偏东不全南也。”2这是对磁偏角的次明确记述。稍后在寇宗奭《本草衍义》、曾三异《因话录》中都有关于磁偏角的记述。

人工磁化制造磁体上引曾公亮所述制指南鱼的方法即是利用地磁感应磁化的方法。沈括所述的是利用摩擦感应磁化的方法即利用天然磁石的磁场作用使钢针内部的磁畴按磁石极性的方向规则排列从而使整根针显现出磁性。沈括还说到：“以磁石磨针锋则锐处常指南亦有指北者恐石性亦不同南北相反理应有异未深考耳。”3当时对磁体性质的了解还是很有限的。

指南针及其应用曾公亮所说的指南鱼在行军需要时可把它浮在水面上指示方向。但是这种磁化方法所获得的磁性很弱难以实用。沈括指出：“方家以磁石磨针锋则能指南然常微偏东不全南也。水浮多荡摇。指爪及碗唇上皆可为之运转尤但坚滑易坠不若缕悬为最善。其法取新纩中独茧缕以芥子许蜡缀于针腰无风处悬之则针常指南。”1沈括介绍的磨制磁针的方法简便易行且有实用价值。他还介绍了安置磁针的四种方法：“水浮”、置“指爪及碗唇上”和“缕悬”。当时水浮法应用较多曾公亮的指南鱼亦用此法但沈括指出了这种方法的缺点是“水浮多荡摇”。对于放在指甲上或碗口边沿上的方法虽然转动灵活但“坚滑易坠”。比较之下沈括认为在磁针中部涂一点点蜡粘上一根蚕丝挂在无风的地方即“缕悬”这是最好的方法。

沈括所述的水浮及缕悬法在稍后寇宗奭的《本草衍义》中亦有记述：“以针横贯灯心浮水上亦指南”；“取新纩中独缕以半芥子许蜡缀于针腰无风处垂之则针常指南。”2南宋陈元靓记载了当时流行的指南鱼和指南龟：“以木刻鱼子如母指大开腹一窍陷好磁石一块子郤以臈填满用针一半佥从鱼子口中钩入令没放水中自然指南以手拨转又复如出。”“以木刻龟子一个一如前法制造但于尾边敲针入去用小板子上安以竹钉子如箸尾大龟腹下微陷一穴安钉子上拨转常指北须是钉尾后。”1但这些当时多用于幻术。

1《武经总要》前集卷15“乡导”。

2《梦溪笔谈》卷24“杂志一”。

3《梦溪笔谈·补笔谈》。

1《梦溪笔谈》卷24“杂志一”。

2《本草衍义》卷5“磁石”。

1《事林广记》卷1o（此书有多种版本文字也多有不同）。

初期的指南针很可能并没有配以固定的方位盘装置。但是不久之后就展为磁针和方位盘联成一体的罗经盘或罗盘。南宋曾三异在《因话录》“子午针”条中说“地螺或有子午正针或用子午丙壬间缝针”这里的“地螺”即堪舆用的罗经盘。当时的罗盘一种是水罗盘即磁针横贯灯芯浮在水面上。北宋徐兢《宣和奉使高丽图经》记