探索指南車制造原理

中華歷史有著5000年的悠久文明，在這歷史的長河里，給我們留下了許許多多的文化瑰寶，同時(shí)也給我們留下了一些謎團(tuán)，比如:黃帝制造指南車的技術(shù)就是謎團(tuán)之一。

有關(guān)指南車的最早記錄還得從5000年前黃帝大戰(zhàn)蚩尤的傳說說起。據(jù)說在一次大戰(zhàn)中，蚩尤在眼看就要失敗的時(shí)候，請來風(fēng)伯雨師，呼風(fēng)喚雨，給黃帝軍隊(duì)的進(jìn)攻造成困難。黃帝也急忙請來天上一位名叫旱魃的女神，施展法術(shù)，制止了風(fēng)雨，才使得軍隊(duì)得以繼續(xù)前進(jìn)。這時(shí)詭計(jì)多端的蚩尤又放出大霧，霎時(shí)四野彌漫，使黃帝的軍隊(duì)迷失了方向。黃帝十分著急，只好命令軍隊(duì)停止前進(jìn)，并馬上召集大臣們商討對策。應(yīng)龍、常先、大鴻、力牧等大臣都到齊了，唯獨(dú)不見風(fēng)后。黃帝立即派人四下尋找，可是找了很長時(shí)間，仍不見風(fēng)后的蹤影，黃帝只好親自去找。當(dāng)黃帝來到戰(zhàn)場上時(shí)，只見風(fēng)后獨(dú)自一人在戰(zhàn)車上睡覺。黃帝生氣地說:“什么時(shí)候了，你怎么在這里睡覺?”風(fēng)后慢騰騰地坐起來說:“我哪里是在睡覺，我是正在想辦法。”接著，他用手向天上一指，對黃帝說:“你看，為什么天上的北斗星，斗轉(zhuǎn)而柄不轉(zhuǎn)呢?臣聽人說過，伯高在采石煉銅的過程中，發(fā)現(xiàn)過一種磁石，能將鐵吸住。我們能不能根據(jù)北斗星的原理，制造一種會指方向的東西，有了這種東西就不怕迷失方向了。”黃帝認(rèn)為這是一個(gè)好辦法。于是就由風(fēng)后設(shè)計(jì)，大家動手制作。經(jīng)過幾天幾夜奮戰(zhàn)，終于造出了能指引方向的儀器。

然而，指南車究竟是用什么原理制造的，至今比較典型的有這么幾種說法:

第一種:機(jī)械原理。目前收藏于中國國家博物館的指南車模型是中國著名科技史學(xué)家、清華大學(xué)教授王振鐸用機(jī)械原理復(fù)原制作的。

第二種:利用等圓等弧所對圓心角相等制成的指南車。原理是二輪之間的距離和車輪直徑相等時(shí)，將二輪刻標(biāo)記對準(zhǔn)南方，車子隨便走，只要二輪刻度對齊，車頭指向的方向永遠(yuǎn)是南方。

第三種:英國學(xué)者郎基斯特提出的差動輪系機(jī)構(gòu)。大英博物館中的指南車就是按他的猜想復(fù)原制作的。

從三國時(shí)期的馬鈞開始直到如今，許多復(fù)原的指南車都是遵循馬鈞的機(jī)械原理做的。但是，這種機(jī)械原理的指南車在泥濘的道路上行駛時(shí)能夠準(zhǔn)確指示方向嗎?回答肯定是不能的。這是由于指南車在長途奔波后，機(jī)械誤差累加，小木人所指方向肯定要“跑偏了”。而且，這些齒輪(差動輪)的計(jì)算與制造在4500年前的古代，是非常困難的。

筆者推測在黃帝時(shí)代要求風(fēng)后在3天時(shí)間內(nèi)做出指南車立刻用于戰(zhàn)場，極有可能是利用浮力加磁力原理做成功的。根據(jù)這個(gè)原理，筆者在3天內(nèi)還真的做出了一輛指南車。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，還對應(yīng)古書上所說的“常指南”說法。如果用馬車?yán)脑挘梢砸宦分改希@又應(yīng)驗(yàn)了另外一個(gè)傳說:3000年前，遠(yuǎn)方的越裳氏(在今越南)派使臣到周朝，迷失了回去的路線，周公遂制造指南車相贈。