指南车是谁发明的（黄帝的指南车了解）
作者：易疏序
编辑：婉珺
你可能经常看到这样的说法：引力可以让时空弯曲 。不过你会发现无论这句话看着多么眼熟，还是理解无力 。
其实这没有什么可自责的 。我们可以理解一张纸是弯曲的，是因为我们站在纸外 。换句话说，我们站在更高维的空间（3维）观察一个低维空间（2维）的几何性质（弯曲）是很容易的 。但去理解时空的弯曲就是非常反直觉的了，因为“不识庐山真面目，只缘身在此山中”，我们身处这个时空，又如何知道时空是弯曲的呢？
为此，我们今天祭出一件上古神器—指南车，它可以帮助你理解“我们怎么知道时空是弯曲的” 。
传说5000多年前，黄帝与炎帝的联军同蚩尤部落决战于涿鹿之野 。蚩尤作法，用浓雾困住黄帝的军队 。黄帝发明了指南车，并借此辨认方向冲出浓雾并战胜了蚩尤 。据描述，指南车上有一木制小人像，一只手臂抬起指向前方 。无论车身如何运动转向，小人的手臂始终指向同一方向 。
黄帝的传说过于久远而不可考证，不过指南车确实散见于从周到宋间两千余年的史书中 。其中《宋史》里很详细地描述了指南车的结构和原理 。现代人根据宋史中的描述，成功地复原出了指南车 。
复原出来的指南车 。图片来源：Wikipedia
指南车的原理并不复杂 。它有两个轮子，当车子转向时，两个轮子的转速会产生差异 。这个转速的差别会通过差动齿轮装置驱动小人转向 。经过矫正和调试，小人转向的角度恰好可以补偿车子的转向，于是无论车子如何转向，小人都指向同一个方向 。
如果指南车不是行进在平地（平面）上，而是行进在崎岖的山地（曲面）上还能否奏效呢？
我们考虑一种最简单的情形 。
指南车一个轮子固定，转动另一个轮子使车原地转一圈 。在平地上的时候，那个转动的轮子走过的长度是两倍的轴距乘以圆周率，通过差速器，小人向反方向旋转360°，正好补偿了车子的转动，因此小人抬起的手臂指向原来的方向 。而如果车停在一个小山包上，那么转动轮子所画出的圆周的周长就会比这个数字小 。
所以，差速器传递给小人的转向角就会小于360°，因此小人的手臂就会偏离原来的方向：小车向左转，小人的手臂就向左偏，反之亦然 。同样的，当小车停在一个小山坳里时，也是类似的情况 。
另外有一种比较奇葩的地形，叫做双曲面（也可以叫马鞍面或者薯片形） 。
在这种地方圆周会变大 。因此指南车行走在这样的地形上，小人手臂的转动会超过需要补偿的角度：小车向右转，小人的手臂却向左偏，反之亦然 。
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