來源：人民日報海外版

上圖：王振鐸著《科技考古論叢》中的指南車內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。（資料圖片）

下圖：中國科學技術(shù)館“華夏之光”展廳的指南車。戴逸華攝

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在中國科學技術(shù)館“華夏之光”展廳，一臺指南車靜靜立在展臺。觀眾手握手柄，推動指南車，車子左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)，其上的人偶卻始終指著同一個方向。在現(xiàn)代人看來，這個裝置很是平常，然而對古人來說，它卻稱得上是頗為超前的機械裝置發(fā)明。

指南車的緣起與發(fā)展

提起指南車，不得不提起黃帝大戰(zhàn)蚩尤的故事。相傳，雙方戰(zhàn)于涿鹿，蚩尤造出漫天濃霧，令黃帝及其軍隊迷失了方向。一籌莫展之時，黃帝手下一個名叫“風后”的部下提議制造指南車?？恐改宪?，黃帝率領(lǐng)軍隊辨別方向、殺出重圍，一舉擊敗蚩尤。

讀到這個故事，現(xiàn)代讀者肯定會意識到，當時的條件恐難制造指南車，這是傳說，并非信史。在古代，關(guān)于指南車的發(fā)明也確有爭論。

《三國志·魏書》就記錄過這樣一個故事，三國時期的魏明帝時，給事中馬鈞與常侍高堂隆、驍騎將軍秦朗在朝堂上爭論，后二者認為此前并無指南車，馬鈞卻不這么看。高、秦二人向明帝秉明后，下詔令馬鈞制作指南車。于是馬鈞奉旨將其制造出來。

“又不可以言者也，從是天下服其巧矣”，《三國志·魏書》記載，馬鈞造指南車的精妙難以形容，從此天下人都佩服他手巧。中國科學技術(shù)館助理研究員戴逸華指出，史籍中關(guān)于指南車發(fā)明較為明確的記載就是這條史料?？上В@一具有實用性的工巧并未得到相應(yīng)重視。據(jù)史料記載，西晉末年，馬鈞制造的指南車遺失了。

幸運的是，各個政權(quán)對指南車興趣不減，不少人都在嘗試復原指南車。

在北方，十六國時期的后趙君主石虎、后秦君主姚興都曾命令臣子制造指南車。417年，南朝劉宋的武帝劉裕滅后秦，得到了指南車。據(jù)記錄南朝劉宋歷史的《宋書》記載，這個指南車“設(shè)木人于車上，舉手指南。車雖回轉(zhuǎn)，所指不移”，車上有個木人，手指向南

方。車子轉(zhuǎn)向了，但木人手指方向不變?！端螘忿D(zhuǎn)而又說，“機數(shù)不精，雖曰指南，多不審正。回曲步驟，猶須人功正之”，即劉裕獲得的指南車，制造技術(shù)不夠精密，雖能指南，大多時候卻無法準確指正，在轉(zhuǎn)彎或調(diào)整步伐時，仍需依靠人力校正。

到北魏時期，太武帝拓跋燾執(zhí)政，馬岳也曾奉命制成指南車。

在南方，南朝劉宋順帝劉準在位時，后來的南齊開國君主蕭道成輔政，他派祖沖之按古法重制指南車?！赌淆R書》講，祖沖之“改造銅機，圓轉(zhuǎn)不窮，而司方如一”；《宋書》則記載，“其制甚精，百屈千回，未嘗移變”。也就是說，祖沖之以銅制指南車，無論如何轉(zhuǎn)動，都始終指向同一個方向。

北宋年間，宋仁宗天圣五年（1027年），工部郎中燕肅制造指南車；宋徽宗大觀元年（1107年），內(nèi)侍省官員吳德仁又對燕肅指南車進行改良。他們所造指南車的內(nèi)部構(gòu)造，被較為具體地載入《宋史·輿服志》，這也有助于后世對指南車內(nèi)部結(jié)構(gòu)和機械原理有更多的了解。

“先啟之乘”的威儀象征

為什么許多君主都想擁有指南車？

不妨先看史料對指南車外形的形容?！稌x書》寫道，“駕四馬，其下制如樓，三級；四角金龍銜羽葆；刻木為仙人，衣羽衣，立車上”，指南車以四匹馬為牽引，車廂部分有如樓閣，分為三層；車廂四角有金龍銜著鳥羽裝飾的華蓋；木制仙人身穿羽衣，站在車上。

《南齊書》的記錄略有不同，指南車由牛牽引，身披天衣的木制仙人站在布幔遮蓋的車廂里。車頂四角都立有龍子竿，懸掛著孔雀尾羽，車輪漆著彩色，以銅為裝飾。二者對指南車的形容雖有出入，但相同的是，指南車外形十分華麗。

《晉書》接下來又寫，“大駕出行，為先啟之乘”。而《宋書》曰，“大駕鹵簿，最先啟行”?！按篑{”和“鹵簿”都是指皇帝出行的車馬儀仗，因此這兩句話是說，皇帝出行的儀仗隊列當中，指南車最先啟動出發(fā)。

想象一下，一輛華美氣派且有“仙人指路”的指南車行駛在儀仗最前面，盡顯帝王的威儀尊嚴。許多歷史學者認為，擁有指南車不僅是為了延續(xù)這項制造技術(shù)，更是希望借此宣揚朝廷自身的正統(tǒng)與皇權(quán)。

同濟大學教授、科技史學家陸敬嚴曾說，指南車不用來實測方向，更不用于引導實戰(zhàn)，這就導致它的外形可以豪華精致而尺寸龐大，且對定向準確和操縱簡便的要求不高；甚而至于，復雜的操作反而可以增添皇家的威嚴與排場。

展現(xiàn)中國古代科學智慧

雖說古代皇家出于自身考慮才制造指南車，但對后世而言，它的運行機制無可辯駁地展現(xiàn)了中國古代機械技術(shù)的卓越成就。戴逸華表示，與僅有一字之差的“指南針”不同，指南車指向南方依靠的不是地磁效應(yīng)，而是齒輪傳動系統(tǒng)。由于史料中缺乏圖形，考古亦沒有發(fā)現(xiàn)指南車實物，因此一段時間里，大家只知指南車內(nèi)部有數(shù)個大小和齒數(shù)不同的齒輪，具體運行原理眾說紛紜。根據(jù)史料，學者們提出了多種復原方案，總體分為定軸輪系和差軸輪系，兩者原理也略有出入。

定軸輪系指南車是指車轉(zhuǎn)彎時，要固定一個車輪不動，整車以該車輪為圓心進行轉(zhuǎn)動。不動的車輪一側(cè)，足輪不轉(zhuǎn)動，更不通過小平輪傳動至其他齒輪；轉(zhuǎn)動的車輪一側(cè)，足輪隨之轉(zhuǎn)動，并通過小平輪等結(jié)構(gòu)傳動至大平輪，保證木人與車身轉(zhuǎn)向相反、轉(zhuǎn)角相等，使木人始終指向同一方向?！端问贰ぽ浄尽酚涊d的指南車就是這種結(jié)構(gòu)。

20世紀30年代，文博專家、科技史專家王振鐸率先復原了指南車。后為準備原中國歷史博物館陳列，他在修正原方案的基礎(chǔ)上制作了指南車模型。戴逸華表示，這個模型就屬于定軸輪系指南車。目前，中國很多博物館都采用了王振鐸的定軸輪系指南車方案。

所謂差軸輪系則是指南車轉(zhuǎn)彎時，不需要固定一個車輪，相對于定軸輪系指南車指向更準確、易于操作。但戴逸華指出，這主要是基于現(xiàn)代學者的合理想象，目前還沒有發(fā)現(xiàn)明確的史料依據(jù)?！?017年以前，中國科學技術(shù)館也制作了定軸輪系指南車模型，由于車體安裝誤差、車輪轉(zhuǎn)動打滑等，長時間會出現(xiàn)指南偏差。2017年后，我們采用現(xiàn)代差動輪系結(jié)構(gòu)制作金屬指南車，觀眾可以用手拉動模型，在展臺上轉(zhuǎn)動，透過透明車廂觀察齒輪運動情況，了解原理?！贝饕萑A說。

不過，不論真正的指南車是定軸輪系還是差軸輪系，這套基于機械自身運動的系統(tǒng)都體現(xiàn)了超前性。正如著名科技史專家李約瑟所言，指南車是人類歷史上走向控制論機器的第一步。工業(yè)革命以來，自動控制設(shè)備開始在西方涌現(xiàn)，但回望中國古代歷史，這種先進的理念早已在指南車當中孕育。

更難能可貴的是，在中國歷史上諸多朝代對指南車的“摧毀”與“重構(gòu)”中、在近代以至當代各領(lǐng)域?qū)＜覍χ改宪嚨膹驮懻撝?，中國人對歷史事實的嚴謹探尋和對應(yīng)用實踐的熱情始終熠熠發(fā)光。

這也映照出了當今我國工程機械行業(yè)的奮進之路：今天，自動化已成為機械的“必選項”，隨著新技術(shù)動能注入，工程機械行業(yè)持續(xù)優(yōu)化升級，中國工程機械正在從“中國制造”邁向“中國創(chuàng)造”——技術(shù)不斷發(fā)展，求索永無止境。

統(tǒng)籌：李舫張意軒

策劃：鐘金葉賴睿

動畫設(shè)計制作：李棟

學術(shù)支持：陳樸戴逸華

版式設(shè)計：王雋姝

本報記者 王晶玥

《人民日報海外版》（2026年04月30日第11版）