人類至少在二千多年前就發現自然界有磁石這種東西，知道磁石具有磁性。到了大約一千年前，人類發現地球也有磁性，而且可以運用人工的方法製造具有磁性的磁針，讓磁針順著地球的磁性，指出固定的方向，這就是指南針的發明。
科博館展示的「司南」，曾經被認為是中國最古老的指南針。根據東漢王充（西元一世紀）在《論衡》是應篇中提到，「司南之杓，投之於地，其柢指南」。說的或許就是這個以天然磁石所製成的湯匙形狀司南，如果投在地盤上，司南的柄會指向南方。
但是這個理論上是由天然磁石所製成的司南，卻從來沒有真正被發現過。我們只有在東漢古墓裡的石刻上曾經發現過司南的形貌，與一些以玉石製作的司南。加上磨製天然磁石的時候會降低磁石的磁性，以及要測定天然磁石的磁性方向來製作司南的柄也不容易，所以是不是真的有以天然磁石製作而成的司南，而且真的可以當作指南針來使用，目前並不確定。
比較確定的是，到了北宋時期，就開始有許多關於指南針的文獻記載。像是科博館展示的北宋（西元十一世紀）沈括所著《夢溪筆談》裡面的指南針，是以人工方式加工所製成的磁針。將磁針頂在指甲上（圖左上）或是頂在碗唇上（圖右下），會減少磁針的接觸面積，降低摩擦力，讓磁針容易轉動。也可以讓磁針浮在水上（圖左下）或懸掛在細絲線上（圖右上），同樣能夠降低磁針所受到的摩擦力，讓磁針容易轉動。
在這之後，指南針的製作就持續改進，成為導航時最重要的工具。
雖然生活在陸地上的我們，很難想像在一望無邊的汪洋上，能夠憑藉著指南針找到正確方向是一件多麼偉大的事。但大家應該比較容易想像的是，如果手機沒辦法幫我們導航，那會是一件多麻煩的事。沒錯，即使到今天，我們每個人的手機裡面，都還有一個小小的指南針在指引我們方向。雖然手機裡的指南針原理已經改成電磁效應的材料，但我們依舊可以看到指南針對我們生活的重要性，幾百年來可能是不減反增了吧！
所以指南針被譽為中國古代四大發明之一，實在名符其實。
既然說到指南針的發明對航海來說是多麼地重要，那就不能不提中國航海技術的發達自然也是不落人後。在指南針旁邊，就展示了中國明代先進造船工藝的成就。兩種不同形式的帆船，曾經帶領著許多人跨越大洋促進東西方文化的交流，居功厥偉。關於中國造船的技術與科學，未來有機會我們再詳細介紹。
此外，有個名稱和指南針很像的東西，叫做指南車。不過指南車是以齒輪原理所製造的指向工具，可以指向固定方向，但不是地理或地磁上所指的南方。目前科博館保存有兩種不同形式的指南車，一種在中國科學與技術展示區有展示，另一種每隔一段時間會在現場展示讓觀眾操作。雖然指南車的設計和構造也很有趣，只是他的原理和指南針並不相同，一樣等未來有機會我們再詳細介紹。
延伸閱讀：
關於地磁和指南針的介紹，可以在維基百科[1][2]找到相關的資料。關於司南可能不是指南針的討論，可以在[3][4]找到相關的討論和說明。最近（2017）有一位研究學者，依照古法以天然磁石打磨，真的做出可以指南的司南，可以參閱[5]的相關報導，或是搜尋原始論文[6]。
關於指南車和造船技術的相關資料，可以參考科博館的資訊[7][8]。
近代手機中地磁感測器的相關資料[9][10]。
[1]維基百科－磁
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%A3%81
[2]維基百科－指南針
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%8C%87%E5%8D%97%E9%92%88
[3]百度百科：司南
https://baike.baidu.com/item/%E5%8F%B8%E5%8D%97/3671419
[4]司南、式盤與占卜
https://hk.chiculture.net/0802/html/b11/0802b11.html
[5]天然磁石勺能指南吗？
http://www.qstheory.cn/science/2018-11/09/c_1123687106.htm
[6]天然磁石勺“司南”实证研究.《自然科学史研究》第36卷第3期（2017年）：361-386
[7]國立自然科學博物館－指南車
http://web2.nmns.edu.tw/Web-Title/china/A-1-5_display.htm
[8]中國古代造船（科博館解說手冊）
https://libknowledge.nmns.edu.tw/nmns/upload/guide/000000026/209000c/02.pdf
[9]百度百科－電子羅盤
https://baike.baidu.com/item/%E7%94%B5%E5%AD%90%E7%BD%97%E7%9B%98
[10]地磁感測器
https://www.rohm.com.tw/electronics-basics/sensors/sensor_what2