- 相關(guān)推薦
探索指南車制造原理
探索指南車制造原理，應(yīng)該是磁動(dòng)力
陳 躍
中華歷史有著五千年的悠久文明，在這歷史的長(zhǎng)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迷團(tuán)，比如：黃帝指南車制造技術(shù)就是迷團(tuán)之一，它既無(wú)內(nèi)部結(jié)構(gòu)介紹，也無(wú)出土文物實(shí)樣，僅有文史記載，始終是一個(gè)謎。
傳說(shuō)：指南車的發(fā)明，最早的記錄還得從5000年前黃帝大戰(zhàn)蚩尤的傳說(shuō)說(shuō)起。據(jù)說(shuō)黃帝和蚩尤作戰(zhàn)三年，進(jìn)行了72次交鋒，都未能取得勝利。在一次大戰(zhàn)中，蚩尤在眼看就要失敗的時(shí)候，請(qǐng)來(lái)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(qǐng)來(lái)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)迷失前進(jìn)的方向。黃帝十分著急，只好命令軍隊(duì)停止前進(jìn)，原地不動(dòng)。并馬上召集大臣們商討對(duì)策。應(yīng)龍、常先、大鴻、力牧等大臣都到齊了，唯獨(dú)不見(jiàn)風(fēng)后。有人懷疑風(fēng)后是不是被蚩尤殺害了。黃帝立即派人四下尋找，可是找了很長(zhǎng)時(shí)間，仍不見(jiàn)風(fēng)后的蹤影，黃帝只好親自去找。當(dāng)黃帝來(lái)到戰(zhàn)場(chǎng)上時(shí)，只見(jiàn)風(fēng)后獨(dú)自一人在戰(zhàn)車上睡覺(jué)。黃帝生氣地說(shuō)：“什么時(shí)候，你怎么在這里睡覺(jué)？”風(fēng)后慢騰騰地坐起來(lái)說(shuō)：“我哪里是在睡覺(jué)，我是正在想辦法�！苯又�，他用手向天上一指，對(duì)黃帝說(shuō)：“你看，為什么天上的北斗星，斗轉(zhuǎn)而柄不轉(zhuǎn)呢?臣聽(tīng)人說(shuō)過(guò)，伯高在采石煉銅的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)過(guò)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(huì)指方向的東西，有了這種東西就不怕迷失方向了�！秉S帝把風(fēng)后的這個(gè)想法告訴眾臣，大家議論了一番，都認(rèn)為這是一個(gè)好辦法。然后，就由風(fēng)后設(shè)計(jì)，大家動(dòng)手制作。經(jīng)過(guò)幾天幾夜奮戰(zhàn)，終于造出了一個(gè)能指引方向的儀器。風(fēng)后把它安裝在一輛戰(zhàn)車上，車上安裝了一個(gè)假人，伸手指著南方。然后告訴所有的軍隊(duì)，打仗時(shí)一旦被大霧迷住，只要一看指南車上的假人指著什么方向，馬上就可辨認(rèn)出東南西北。
然而，指南車究竟是用什么原理制造的？國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者有各種猜測(cè)。一直是個(gè)難解之謎。各種版本都有，比較典型的有這么幾種說(shuō)法：
第一種：機(jī)械原理。目前收藏于中國(guó)國(guó)家博物館的指南車的模型是我國(guó)著名科技史學(xué)家清華大學(xué)教授王振鐸依據(jù)多年研究成果和文獻(xiàn)記載，用機(jī)械原理復(fù)原制作的。現(xiàn)存于中國(guó)國(guó)家博物館。南京博物館和臺(tái)北故宮博物院也有仿制。
第二種：利用等圓等弧所對(duì)圓心角相等制成的指南車。原理：兩輪之間的距離和車輪直徑相等時(shí)，將兩輪刻標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)南方，車子隨便
走，只要兩輪刻度對(duì)齊，車頭指向的方向永遠(yuǎn)是南方。這是一個(gè)數(shù)學(xué)原理，即等圓等弧所對(duì)圓心角相等。
第三種：英國(guó)學(xué)者郎基斯特（G?Lanchester）提出的差動(dòng)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。李約瑟博士在對(duì)指南車的差動(dòng)齒輪作詳細(xì)研究后指出：無(wú)論如何，指南車是人類歷史上第一架有共協(xié)穩(wěn)定的機(jī)械(homoeostatic machine) ；當(dāng)駕車人與車輛成一整體看待時(shí)，它就是第一部摹控機(jī)械。
（機(jī)械原理是從三國(guó)時(shí)期的馬鈞開(kāi)始直到如今，許多復(fù)原的指南車版本都是遵循馬鈞的機(jī)械齒輪原理做的，有的指南車還做得相當(dāng)精美，非常可惜，這些機(jī)械原理的指南車只能夠作為工藝品，放在博物館看看罷了）。
2009年7、8月份，上海電視臺(tái)紀(jì)實(shí)頻道和中央電視臺(tái)10套科教頻道兩次詳細(xì)介紹了：復(fù)原失傳幾千年的《黃帝指南車》（它是用齒輪傳動(dòng)原理做成功的）這個(gè)節(jié)目。
看了電視上制作得非常精美的模型以及介紹，筆者就在思考兩個(gè)問(wèn)題：第一，這種機(jī)械原理的指南車在泥濘的道路上行駛能夠準(zhǔn)確指示方向嗎？如果試著用馬車把它從上海拉到北京，這個(gè)小木人還能指南嗎？回答肯定是像趙本山講的一樣“他是一個(gè)個(gè)跑偏的人” 這是由于指南車在長(zhǎng)途奔波后，機(jī)械誤差累加，小木人所指方向要肯定要“跑偏了”；第二，這些齒輪（差動(dòng)輪）的計(jì)算與制造在4500前的古代，是非常困難的。假設(shè)在現(xiàn)今，（我們可以做個(gè)實(shí)驗(yàn)），找個(gè)大學(xué)生或研究生，給他三天時(shí)間，規(guī)定使用齒輪原理，使用古代的材料和工具動(dòng)手做出來(lái)，確實(shí)是非常非常困難的。
筆者推測(cè)：在黃帝時(shí)代要求風(fēng)后在三天時(shí)間內(nèi)做出指南車立刻用于戰(zhàn)場(chǎng)，極有可能是利用浮力加磁力原理做成功的（因?yàn)槭髁�，所以我只能夠是推測(cè)）。根據(jù)這個(gè)原理，筆者在三天內(nèi)還真的做出了一輛指南車（如圖）。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，還對(duì)應(yīng)古書(shū)上所說(shuō)的“常指南”說(shuō)法，如果用馬車?yán)脑�，可以一路指南，這又應(yīng)驗(yàn)了另外一個(gè)傳說(shuō)：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(zèng)。
磁動(dòng)力指南車制作方法；材料，葫蘆一個(gè)；磁石一塊；長(zhǎng)竹簽一根；木板若干， 如圖： 1. 把葫蘆鋸掉半個(gè)，留用底部碗形部分； 2. 把磁石放在碗里，再蓋上一些細(xì)紗； 3. 把1mm左右的竹簽在碗中央； 4. 在竹簽上方按個(gè)小木人； 5. 用木板做個(gè)方形水捅（考慮當(dāng)時(shí)的條件，方形水捅加工可能會(huì)方便一些），方桶上做個(gè)蓋板，在蓋板上可個(gè)1.5mm左右的小孔（用來(lái)讓竹簽穿過(guò)）； 6. 做四輪子按上（如圖）； 總裝：在方桶內(nèi)盛些水，把碗形
（半個(gè)）葫蘆放在水上，蓋上蓋板，從現(xiàn)在開(kāi)始，小木人的手就可以指南了。 有興趣的話照?qǐng)D做一輛玩玩真的蠻有意思的。真的，三天做一輛指南車，你也行。
通過(guò)做了這輛指南車，終于明白困擾人們?cè)S久的排序問(wèn)題�？梢赃@么推測(cè)：歷史上，1.先有指南車；2.后有司南；3.然后是指南針。
在中國(guó)許多博物館都有復(fù)制《黃帝指南車》的模型展出，統(tǒng)一寫(xiě)上“請(qǐng)勿動(dòng)手”，如果用磁動(dòng)力原理做的話，則可以改寫(xiě)：“請(qǐng)動(dòng)手”試一試。
筆者相信：以后對(duì)指南車的辭條解釋，可能改為：黃帝指南車制造原理———是用磁力和浮力原理制成的。
【探索指南車制造原理】相關(guān)文章：
《微機(jī)原理及應(yīng)用》教學(xué)改革探索04-29
對(duì)高職院�！稒C(jī)械原理》有效教學(xué)模式的探索05-02
微機(jī)原理與應(yīng)用課程教學(xué)改革與探索05-01
高職《數(shù)字通信原理》教學(xué)的改革與探索05-01
微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索04-30
《飛機(jī)制造工藝》課程教學(xué)實(shí)踐與探索04-27
數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用課程實(shí)踐教學(xué)的改革與探索04-28
高職院�！稊�(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用》實(shí)踐教學(xué)的探索04-27