早在2000多年前，我们的祖先就发现，有一种神奇的石头，它能将铁吸在自己的身上，就像慈母吸引自己的孩子一样，于是给它起了一个形象的名字，叫磁石。从此，人们开始了探索和利用磁的历史。
据记载，秦始皇修建的阿房宫，其巨大的北阙门是用磁石建造的。如果有刺客胆敢身藏铁兵器进入此门，就会被大门牢牢吸住。虽然有些夸张，但说明磁石吸铁的原理，在那时就被人们了解和利用了。
当时，人们还掌握了磁石的另外一个特征，那就是指极性。战国时期，我们的祖先利用天然磁石造出了人类历史上第一个指向工具——司南。
我国著名的历史学家王振铎先生复原了战国时期的司南原型，它由青铜地盘和磁勺组成，光滑的磁勺放置在显示方位的地盘中央，磁勺受地磁作用，勺柄指向南方。
但是制成一个司南并不简单，因为磁勺要用整块天然磁石磨成，将磁石磨成勺状相当困难，成品率很低，而且磁石在琢磨的过程中，磁性减弱，指南的效果变差。在使用时，地盘稍微倾斜，磁勺还会滑落。种种的不便使司南无法落入寻常百姓家，虽然它的历史很古老，但主要是术士勘测风水的工具。
人工磁化方法最早见于北宋初年的一部军事百科全书《武经总要》，书中记载了这种新的指南工具——指南鱼，以及它的制造方法。
指南鱼用一块薄铁片做成，形状像条船。人工传磁的办法是把薄铁片放在炭火中烧得通红，取出，沿南北方向放置，把鱼尾对着正北方，稍微下倾，迅速浸入水中淬火，冷却后的铁鱼就有了磁性。将指南鱼放在水上，鱼头会自动指向南方。
为什么指南鱼会显示磁性呢？可以通过一个图板来形象地看一下。在一个铁片里面，分散着无数的小磁体，这些小磁体有个名称叫磁筹。磁筹有南极和北极。一般用红色来表示南极，蓝色来表示北极。在平时情况下，这些磁筹是杂乱无章的，因而对外也就不显示磁性。可是如果把它加热，会促使磁筹活动，并且按照地球的磁场方向排列固定下来，这样指南鱼对外就显示了磁性。
铁鱼淬火时，鱼尾要稍微下倾，这又是为什么呢？
因为指南鱼是通过地球磁场来获得磁性的。地球其实就是一个大磁体。可形象地表示：磁力线从磁北极出来，成一个弧形从磁南极进入，构成一个闭合的磁场。如果把指南鱼放入水中，把尾巴对着北方，并且向下倾斜几分的时候，指南鱼和中国的磁力线方向基本上是平行的。这样一来，指南鱼的磁性就可以得到强化。
这些细节，体现了古人对地磁学经验性认识的高度。但这种方法获得的磁性比较小。
人们经常会做这样的游戏，将没有磁性的铁钉在磁石上摩擦后，用它吸别的铁钉。也许战国之后的术士也是这样，从无意识到有意识地做过多次类似的实验，从而掌握了一种新的人工磁化的方法，就是用磁石摩擦钢针，这看似简单，但它的出现具有划时代的意义，有了它才有指南针的出现。
对这种人工磁化方法的记载，最早见于北宋时期沈括的《梦溪笔谈》。沈括写道，占测风水的术士，用天然磁石摩擦钢针，钢针磁化成为磁针，就可以用于指南。
这种人工受磁的钢针，磁性要比铁鱼大得多，它制成的指南针，指向迅速、灵敏、准确。所以很快在北宋时期，利用这种磁针做出的水浮法指南针，被当时的船工们看好，用于海船导航。指南针从此登上了历史舞台。
英国学者李约瑟分析为什么中国人能够利用人工磁化钢针发明指南针，原因之一是中国有先进的制钢工艺。他认为，软铁受磁后磁性较弱，也不能较长时间地保持磁性，远距离航海必须要用优质钢制作的磁针。的确，中国古代的制钢工艺，在明朝中期以前，一直处于世界的前列。另外，中国有发达的纺织业，有纺织就有缝针，中国还有历史悠久的针灸术，这些都要求有品质优良的钢针。由于掌握大量的优质钢针和人工磁化方法，指南针应运而生。
指南针的重大意义是被用于海上导航，但是过去远航，一出海就是几个月，甚至更长。那么人工磁化的指南针，钢针磁性总是在减弱，该如何解决钢针磁性衰减的问题呢？
根据文献发现，古代有一种养针盒。这种养针盒就是用金属或者用木制的盒子。盒子里面有些磁石，这些磁石，是用来养针的。也就是说，如果一旦磁针失去磁性以后，通过天然磁石不断给它续加磁性。这样来讲，古代人所谓的养针，属于人工磁化的方法，应当是我国指南针一种传统的方法。
以磁针代替磁勺，我们的祖先制造出名副其实的指南针。直到19世纪现代电磁铁出现以前，各种磁性指南仪器，都是以这种磁针为主体。从磁勺到磁针，我们祖先经过了漫长而成功的探索旅程。