指南针是指示方位的仪器。它的主要组成部分,是一根可以转动的磁针。磁针在地磁作用下能保持在磁子午线平内,利用这一性能,可以辨别。 早在战国时期(公元前475年至公元前 221年),我国劳动人民已到磁石的同特性,并发明了最早的指南工具“司南”。《韩非子·有度( 约成于秦王政十四年,公元前233年)》中记载了世界上最早的指南工具“司南”(用天然石琢磨成一个小勺子,放在不滑的平面上,利用磁石的指南特性指示)。根据史籍:战国以前司南已被运用在车辆上即指南车。指南车最早发明于洛阳。西周成王七年,越裳氏使臣从数万里外来到洛阳,贡献白雉鸡两只。使者迷其归途,周公姬旦特赠指南车以定。宋郑樵渔仲撰写的《通志·周公摄政》中记载了这件事:越裳氏“意中国有圣,于是来朝,周公致简于宗庙。使者迷其归途,周公赐以车五乘,皆为司南之制,使者载之。由扶南林邑海际,期年而至其国,故指南车常为先道,示远人以正四方”。是车上置放有指南针呢?还是以车本身指南呢?这里说得不很清楚。如果是车上置放着指南针,那当是指南针最早出现在洛阳的一个佐证。北宋时王钦若等编辑的大型类书《册府元龟·外臣部·周公受贡》中,也有类似的记载。《中国邮驿史料》一书中记载的:“洛阳至驿道,西周初,越裳氏三象重译朝献白时已通?。说的也是这个故事。 如果说西周(约公元前11世纪—公无前771年)初期周公姬旦在洛阳创造的指南车还比较简单的话,到曹魏(公元220—265年)时马钧在洛阳制造的指南车已是相当精巧了。 关于马钧制造指南车还有一个生动的故事。据《三国志》注引《魏略》中记载:有一次,在洛阳宫廷中就古代有没有指南车发生了激烈争论。散骑常侍高堂隆说:“听说古代有指南车,那只是传说,不足为凭,不过是这么说说罢了,没有那回事。”大臣秦朗附和说:“对,古代不可能有指南车。”马钧说:“我想指南车是会有的,问题是后人没有深入研究,所以失传了。”高堂隆质问马钧:“你说有,有什么根据?”马钧说:“根据机械原理是可以造出来了。”秦朗冷嘲热讽地说:“先生名钧,字德衡。钧是陶器的模型,衡能决定东西的轻重,如果连轻重都没有标准,怎么能做出模型呢?”马钧气愤地说:“空口争论有什么用处,我们可以试制一下,自然就明白了”。辩论就样不欢而散了。 高堂隆和秦朗平时就瞧不起马钧,很想让马钧出出丑,于是就向魏明帝奏了一本,让马钧造指南车。马钧接到魏明帝的诏令后,夜以继日,深钻苦研,经过精密的,出一些大小不一规格不同的齿轮,安装在车辆下面,刹用车轮作动力,带动这些齿轮转动,指南车拐弯转向时,两个主要齿轮或联或断,利用齿轮系统自动离合的原理,从而使车上木人的手臂始终指向南方,马钧还在洛阳宫内为魏明帝作了表演。指南车的发明,标志着我国古代对齿轮系统的应用在当时世界上居于遥遥领先的地位。实际上它是现代车辆上离合器的先驱。 据史书记载:马钧制造的指南车在晋义熙十三年(417钉)还存在,但其制造的技巧很快就失传了。直到宋代,燕肃等又重新制成了指南车。《宋史》对此做了详细的记述。现在北京中国历史展出的结构精美的指南车复原模型,就是根据东汉孝堂山画象石上的《鼓车图》和《宋史·舆服志》中关于指南车的记载制作的。指南车是我国古代的文化瑰宝之一,是中国古代科技成果的杰出代表。但是,从宋代以后,指南车就失传了。而指南针迅速推广,造成明清两代人们普遍将指南车与指南针混为一谈,形成了一场为时达数百年之久的误传。实际上,指南针是利用磁铁的指极性,而指南车是利用机械装置实现定向性的,两者的原理和构造完全不同。 古籍上关于指南车的记载相当多,但分歧较大,直到现在,许多学者对它的看法也不一致。首先,指南车的用途是什么?是指南(方向)用的吗?一些学者就指出:指南车是中国古代皇帝大驾出行时仪仗车的一种,既不用于实测方向,更不用于指导实践。那么,指南车是谁最早发明的?相传为黄帝所作,也有的说是周公所作。实际上,大约是西汉问世。《西京杂记》一书中说:“司南车,驾四,中道”。以后,东汉张衡、三国马钧都曾造过指南车。据说,马钧的指南车,是上装一木人,下连磁石,不管车子向什么方向行驶,木人的手始终向南指着。然而,这种说法是不大可靠的。指南车到底是什么样子?《晋书·舆服志》上才较为明确:“司南车,一名指南车,驾四马,其下制如楼,三级;四角金龙衔羽葆;刻木为仙人,衣羽衣,立车上,车虽回运而手常指南。”稍后的南朝时期的宋、齐也有指南车。《宋书·礼志》说:“其制如鼓车,设木人于车上,举手指南。车虽回转,所指不移。”《南齐书·祖冲之传》也说:“冲之改造(指南车之)铜机,圆转不穷而司方如一。” 其他史籍对指南车的记载也还有不少,但是一般都只限于外形、性能、制造过程、使用情况等,还夹杂一些传说故事。一直到宋代,对指南车才有较详细的记述。《宋史》、《愧郯录》对燕肃和吴德仁制造的两种指南车的内部传动系统,以及大小、规格、型制等,均有较为具体的记载。我们从中了解到指南车的结构和原理,大体是这样的:车身为一辕双轮车,车箱为重构结构,上立一木人,引臂南指。车箱内部设置有一套可自动离合的齿轮传动机构。当车子行进中偏离正南方向,向东(左)转弯时,东辕前端向左移动,而后端向右(向西)移动,即将右侧传动齿轮放落,使车轮的转动能带动木人下方的大齿轮向右转动,恰好抵消车辆向左转弯的影响,使木人手臂仍指南方。当车子向西(右)转弯时,则左侧的传动齿轮放落,使大齿轮向左转动,以抵消车子右转的影响。而车子向正前方行进时,车轮与齿轮系是分离的,因此木人手臂所指的方向不受车轮转动的影响。如此,不管车子的运动方向是东西南北,或不断变化,车上木人的手臂总是指向南方,起着指引方向的作用(据阴法鲁、许树安主编《中国文化史》3)。 可见,我国古代指南车是巧妙地运用机械原理制造而成。《宋史》虽有较详记载,但仍不够具体,也无图可循,所以现在关于指南车内部构造图形的不同学术观点,已近二十种。看来,要彻底了解其中奥秘,还有待继续研究。
其实原理一样的,但指南车可以用于运输和指南两用,说明了就是车上装个指南针