指南车是谁发明 _生活百科

作者:易稀序
编辑:万军

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你可能经常会看到引力可以弯曲时间空这种说法。但是，你会发现，不管这句话看起来多么熟悉，你还是听不懂。
其实没什么好指责的。我们可以理解为一张纸是弯曲的，因为我们站在纸的外面。换句话说，我们很容易从一个更高维的空房间(3维)中观察到一个低维空房间(2维)的几何性质(弯曲) 。但是理解空的弯曲是非常反直觉的，因为“我们不知道山的真实面目，我们只生活在这座山里面” 。当我们在这个时间空的时候，怎么知道空是弯的呢？
为此，今天我们祭出一件古代神器——指南车，可以帮助你理解“我们怎么知道空是弯曲的” 。
传说五千多年前，黄帝、炎帝联军在涿鹿之地与蚩尤部落决战。蚩尤练，用浓雾套住黄帝的军队。黄帝发明了指南车，用来辨别方向，冲出浓雾，打败蚩尤。根据描述，引导车上有一个木制小雕像，一只手臂抬起，指向前方。无论车身如何移动和转动，小人的手臂总是指向同一个方向。
黄帝传说年代久远，无从考证，但南指车确实散见于周朝至宋代两千多年的史书中。其中《宋史》对指南车的构造和原理描述得非常详细。根据宋史中的描述，现代人已经成功地找回了南指车。

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复原出来的指南车。图片来源：Wikipedia找回的指南车。图片来源:维基百科
CSR的原理并不复杂。它有两个轮子，汽车转弯时，两个轮子的速度会不一样。这种转速差会通过差速齿轮装置带动小人转弯。经过修正调试，小人的转弯角度正好可以补偿汽车的转弯，所以无论汽车怎么转弯，小人都指向同一个方向。
指南车如果行驶在崎岖的山上(曲面)而不是平坦的路面上还能工作吗？
让我们考虑最简单的情况。
CSR的一个轮子是固定的，另一个轮子是旋转的，让车子原地转弯。在平地上，旋转车轮的长度是轴距的两倍乘以π 。通过差动，小人反方向旋转360°，正好补偿了汽车的旋转，所以小人抬起的手臂指向了原来的方向。如果车停在小山上，转动车轮画出的圆的周长会比这个数字小。

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所以差速器传递给小人的转向角度会小于360°，所以小人的手臂会偏离原来的方向:当汽车左转时，小人的手臂会向左倾斜，反之亦然。同样的，当车停在一个小山头的时候，也是类似的情况。
还有一种奇特的地形叫双曲面(也叫鞍面或薯片形) 。

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【指南车是谁发明】在这样的地方，周长会变大。所以南指车在这样的地形上行走时，小人手臂的旋转会超过需要补偿的角度:车向右拐，小人手臂却向左倾斜，反之亦然。
在几何学中，这两种不同的情况可以用高斯曲率的概念来区分。