探索指南车制造原理
探索指南车制造原理，应该是磁动力
陈 跃
中华历史有着五千年的悠久文明，在这历史的长河里，给我们留下了许许多多的文化瑰宝，同时也给我们留下了一些迷团，比如：黄帝指南车制造技术就是迷团之一，它既无内部结构介绍，也无出土文物实样，仅有文史记载，始终是一个谜。
传说：指南车的发明，最早的记录还得从5000年前黄帝大战蚩尤的传说说起。据说黄帝和蚩尤作战三年，进行了72次交锋，都未能取得胜利。在一次大战中，蚩尤在眼看就要失败的时候，请来风伯雨师，呼风唤雨，给黄帝军队的进攻造成困难。黄帝也急忙请来天上一位名叫旱魃的女神，施展法术，制止了风雨，才使得军队得以继续前进。这时诡计多端的蚩尤又放出大雾，霎时四野弥漫，使黄帝的军队迷失前进的方向。黄帝十分着急，只好命令军队停止前进，原地不动。并马上召集大臣们商讨对策。应龙、常先、大鸿、力牧等大臣都到齐了，唯独不见风后。有人怀疑风后是不是被蚩尤杀害了。黄帝立即派人四下寻找，可是找了很长时间，仍不见风后的踪影，黄帝只好亲自去找。当黄帝来到战场上时，只见风后独自一人在战车上睡觉。黄帝生气地说：“什么时候，你怎么在这里睡觉？”风后慢腾腾地坐起来说：“我哪里是在睡觉，我是正在想办法。”接着，他用手向天上一指，对黄帝说：“你看，为什么天上的北斗星，斗转而柄不转呢?臣听人说过，伯高在采石炼铜的过程中，发现过一种磁石，能将铁吸住。我们能不能根据北斗星的原理，制造一种会指方向的东西，有了这种东西就不怕迷失方向了。”黄帝把风后的这个想法告诉众臣，大家议论了一番，都认为这是一个好办法。然后，就由风后设计，大家动手制作。经过几天几夜奋战，终于造出了一个能指引方向的仪器。风后把它安装在一辆战车上，车上安装了一个假人，伸手指着南方。然后告诉所有的军队，打仗时一旦被大雾迷住，只要一看指南车上的假人指着什么方向，马上就可辨认出东南西北。
然而，指南车究竟是用什么原理制造的？国内外许多学者有各种猜测。一直是个难解之谜。各种版本都有，比较典型的有这么几种说法：
第一种：机械原理。目前收藏于中国国家博物馆的指南车的模型是我国著名科技史学家清华大学教授王振铎依据多年研究成果和文献记载，用机械原理复原制作的。现存于中国国家博物馆。南京博物馆和台北故宫博物院也有仿制。
第二种：利用等圆等弧所对圆心角相等制成的指南车。原理：两轮之间的距离和车轮直径相等时，将两轮刻标记对准南方，车子随便
走，只要两轮刻度对齐，车头指向的方向永远是南方。这是一个数学原理，即等圆等弧所对圆心角相等。
第三种：英国学者郎基斯特（G?Lanchester）提出的差动轮系机构。大英博物馆中的指南车就是按他的猜想复原制作的。李约瑟博士在对指南车的差动齿轮作详细研究后指出：无论如何，指南车是人类历史上第一架有共协稳定的机械(homoeostatic machine) ；当驾车人与车辆成一整体看待时，它就是第一部摹控机械。
（机械原理是从三国时期的马钧开始直到如今，许多复原的'指南车版本都是遵循马钧的机械齿轮原理做的，有的指南车还做得相当精美，非常可惜，这些机械原理的指南车只能够作为工艺品，放在博物馆看看罢了）。
2009年7、8月份，上海电视台纪实频道和中央电视台10套科教频道两次详细介绍了：复原失传几千年的《黄帝指南车》（它是用齿轮传动原理做成功的）这个节目。
看了电视上制作得非常精美的模型以及介绍，笔者就在思考两个问题：第一，这种机械原理的指南车在泥泞的道路上行驶能够准确指示方向吗？如果试着用马车把它从上海拉到北京，这个小木人还能指南吗？回答肯定是像赵本山讲的一样“他是一个个跑偏的人” 这是由于指南车在长途奔波后，机械误差累加，小木人所指方向要肯定要“跑偏了”；第二，这些齿轮（差动轮）的计算与制造在4500前的古代，是非常困难的。假设在现今，（我们可以做个实验），找个大学生或研究生，给他三天时间，规定使用齿轮原理，使用古代的材料和工具动手做出来，确实是非常非常困难的。
笔者推测：在黄帝时代要求风后在三天时间内做出指南车立刻用于战场，极有可能是利用浮力加磁力原理做成功的（因为失传了，所以我只能够是推测）。根据这个原理，笔者在三天内还真的做出了一辆指南车（如图）。经过实验，还对应古书上所说的“常指南”说法，如果用马车拉的话，可以一路指南，这又应验了另外一个传说：3000年前，远方的越裳氏(在今越南)派使臣到周朝，迷失了回去的路线，周公遂制造指南车相赠。
磁动力指南车制作方法；材料，葫芦一个；磁石一块；长竹签一根；木板若干， 如图： 1. 把葫芦锯掉半个，留用底部碗形部分； 2. 把磁石放在碗里，再盖上一些细纱； 3. 把1mm左右的竹签在碗中央； 4. 在竹签上方按个小木人； 5. 用木板做个方形水捅（考虑当时的条件，方形水捅加工可能会方便一些），方桶上做个盖板，在盖板上可个1.5mm左右的小孔（用来让竹签穿过）； 6. 做四轮子按上（如图）； 总装：在方桶内盛些水，把碗形
（半个）葫芦放在水上，盖上盖板，从现在开始，小木人的手就可以指南了。 有兴趣的话照图做一辆玩玩真的蛮有意思的。真的，三天做一辆指南车，你也行。
通过做了这辆指南车，终于明白困扰人们许久的排序问题。可以这么推测：历史上，1.先有指南车；2.后有司南；3.然后是指南针。
在中国许多博物馆都有复制《黄帝指南车》的模型展出，统一写上“请勿动手”，如果用磁动力原理做的话，则可以改写：“请动手”试一试。
笔者相信：以后对指南车的辞条解释，可能改为：黄帝指南车制造原理———是用磁力和浮力原理制成的。
【探索指南车制造原理】相关文章：
机械原理课程设计-指南车07-15
《微机原理及应用》教学改革探索10-05
对高职院校《机械原理》有效教学模式的探索07-26
高职《数字通信原理》教学的改革与探索09-03
微机原理与应用课程教学改革与探索09-03
微机原理与接口技术实验教学探索07-21
《飞机制造工艺》课程教学实践与探索07-05