早在先秦时代，华夏各地的先民们便已经积累了对磁现象的认识，在探寻铁矿的时候，常常遇到磁铁矿，即磁石。
《管子》的数篇中早已记载了这些发现:"山上又磁石者，其下有金铜。"《山海经》中也有类似的记载。磁石的吸铁特性很早被人发现，《吕氏春秋》九卷精通篇就有:"慈招铁，或引之也。"古人称"磁"为"慈"。古人把磁石吸引铁看作慈母对子女的吸引。并认为:"石是铁的母亲，但石有慈和不慈两种，慈爱的石头能吸引他的子女，不慈的石头就不能吸引了。"
大汉以前古人把磁石写成"慈石"，是慈爱石头的表达。曾有一个名叫栾大的方士，他利用磁石的特性做了两个像棋子的东西，通过调整两个棋子极性的相互位置，有时两个棋子相互吸引，有时相互排斥。栾大称其为"斗棋"。他把这个新奇的玩意献给孝武皇帝，并当场演示。孝武皇帝对此惊奇不已。
而后，天子刘洵摆弄着手中的试验品，脑海里却在回忆着后世看过的一些资料，想起了司南！
司南是最早的磁性指向器。"司南"之称，始于战国而终止于唐代。
记载司南的最早的文献是《鬼谷子》，其中写道:"郑人之取玉也，必载司南之车，为其不惑也。"从《鬼谷子》中的记载可以看出，郑人去"取玉"，必须要带上司南，就是为了避免方向的迷失。
在提到司南的文献中，后世东汉王充的记述是最重要的，他明确指出:"司南之杓，投之于地，其柢指南。"(是应篇)其中的"杓"是指勺子。具备这种"指南"性能的司南，应是磁性指向器。但是，这里的"地"是指古代械盘中的"地盘"。械盘是秦汉时期发明的，用于游戏或占卜。在"地盘"的四周刻有24个方位，中心刻有象征北斗七星的标志。
东汉王充的的《论衡·是应篇》说:"司南之勺，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》说:"见灵乌之占巽，观司南之候离。"唐韦肇的《飘赋》说:"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。
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而后天子刘洵又想起了司南鱼，关于指南鱼的制备方法，后世北宋曾公亮等利用前人资料编撰的《武经总要》前集卷十五载其法曰:"用薄铁叶剪裁，长二寸，阔五分，首尾锐如鱼形，置炭火中烧之，候通赤，以铁钤钤鱼首出火，以尾正对子位，蘸水盆中，没尾数分则止，以密器收之。"
这种方法利用地磁场使铁片磁化，并知道鱼形铁片微向下倾斜对磁化有利，实际上已发现近代科学中所谓的磁倾角的影响。使用时，指南鱼浮于水面，与水浮磁针的原理是一致的。
想到这里，天子刘洵忽然意识到了什么，盯着手中的试验品看了一会儿，而后便恍然大悟：“这个试验品所用的磁石是否是天然磁石？”
杨主事点头称是，说道：“臣等几经辗转才找到了合适的天然磁石，并且几经打磨才制造出了这个指针。”
“这就对了！”
天子刘洵说道：“天然磁石纯度不高，并且容易受到外界的干扰，所以用天然磁石制造指南针效果不好，这也是常理！”
此言一出，百工部尚书杨墨和杨主事都糊涂了，既然不能用天然磁石，那还能用什么？难道磁石也能够制造出来？
天子刘洵命人取来笔墨纸砚，而后当着众人的面开始画草图。
“朕预想的指南针是这样的：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，并且磁针的南极指向南方，大军便可以利用这一性能可以辨别方向。”
天子刘洵几笔勾画之下，一枚指南针的简图便跃然纸上，杨主事和几名百工争相传看，都是赞不绝口，对于天子刘洵的设计叹服不已。
不过百工部尚书杨墨还是不解的问道：“敢问天家，既然天然磁石不能使用，那应该用什么材质来替代？”
天子刘洵说道：“钢针！磁化的钢针！”
“什么？”
众人全都傻眼了，没想到钢针还能够磁化。
接着，天子刘洵便将钢针磁化的办法告诉了众人，其实办法很简单，早在先秦时期便有百工用熟铁进行磁化，这一点对于百工来说一点就透。
此时，杨主事等一众工匠激动不已，仿佛一扇新世界的大门正在缓缓打开，众人恨不得现在就将天子刘洵抛在一边，自顾自的前去研究一番。
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