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探索指南車制造原理

時(shí)間:2021-11-05 18:53:08 資料 我要投稿

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,它既無內(nèi)部結(jié)構(gòu)介紹,也無出土文物實(shí)樣,僅有文史記載,始終是一個(gè)謎。

傳說:指南車的發(fā)明,最早的記錄還得從5000年前黃帝大戰(zhàn)蚩尤的傳說說起。據(jù)說黃帝和蚩尤作戰(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。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,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!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?國內(nèi)外許多學(xué)者有各種猜測。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的模型是我國著名科技史學(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)存于中國國家博物館。南京博物館和臺北故宮博物院也有仿制。

第二種:利用等圓等弧所對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)記對準(zhǔn)南方,車子隨便

走,只要兩輪刻度對齊,車頭指向的方向永遠(yuǎn)是南方。這是一個(gè)數(shù)學(xué)原理,即等圓等弧所對圓心角相等。

第三種:英國學(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。李約瑟博士在對指南車的差動(dòng)齒輪作詳細(xì)研究后指出:無論如何,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)械原理是從三國時(shí)期的馬鈞開始直到如今,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,上海電視臺紀(jì)實(shí)頻道和中央電視臺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,確實(shí)是非常非常困難的。

筆者推測: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,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)。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,可以一路指南,這又應(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。

磁動(dòng)力指南車制作方法;材料,葫蘆一個(gè);磁石一塊;長竹簽一根;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(用來讓竹簽穿過); 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)在開始,小木人的手就可以指南了。 有興趣的話照圖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。

通過做了這輛指南車,終于明白困擾人們許久的排序問題?梢赃@么推測:歷史上,1.先有指南車;2.后有司南;3.然后是指南針。

在中國許多博物館都有復(fù)制《黃帝指南車》的模型展出,統(tǒng)一寫上“請勿動(dòng)手”,如果用磁動(dòng)力原理做的話,則可以改寫:“請動(dòng)手”試一試。

筆者相信:以后對指南車的辭條解釋,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。

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