Carul îndreptat spre sud ( trad. chineză 指南車, ex.指南车) este primul dispozitiv de navigație care funcționează pe principiul feedback -ului . Pe car era montată o figurină a unui bărbat, care, indiferent de direcția de mișcare a carului în sine, arăta spre sud cu mâna întinsă . Acest dispozitiv nu a folosit o busolă magnetică [1] .
Carul îndreptat spre sud este considerat a fi unul dintre cele mai complexe mecanisme create de civilizația chineză antică și a fost folosit în perioada medievală . Potrivit legendei, a fost inventat în jurul anului 2600 î.Hr. e. în China de către împăratul Galben Huangdi , dar prima versiune istorică reală a fost creată de Ma Jun (200-265) pentru conducătorul Ming-di al regatului Wei din epoca celor Trei Regate . Un car este un vehicul cu două roți pe care este montată o figură a unei persoane, conectată la roți cu ajutorul unor trepte diferențiale . Printr-o selecție atentă a dimensiunilor roților, ghidajelor și rapoartelor de viteză , figurina de deasupra carului este în mod constant îndreptată în aceeași direcție, acționând astfel ca busolă nemagnetică a vehiculului. De-a lungul istoriei, multe documente istorice chineze menționează un car orientat spre sud, iar unele descriu aranjarea detaliată a componentelor interne și modul în care funcționează.
Tratatul Guiguzi ( en:Guiguzi ) menționează că carul îndreptat spre sud a fost creat în regatul Zheng (故鄭人之取玉也，載司南之車，為其不惑也).
În evidențele istorice oficiale ale Înregistrării celor trei regate , este scris că în secolul al III-lea, mecanicul Ma Jun din regatul Wei a inventat carul îndreptat spre sud (numit și „căruța îndreptată spre sud”). După ce a fost ridiculizat de consilierul rezident Caotang Long și generalul de cavalerie Qin Lang că nu ar putea face ceea ce ei consideră un exercițiu absurd, Ma Jun a răspuns: „Argumentele verbale goale, în orice caz, nu pot fi comparate cu un test care va arăta rezultate practice.” . După ce a construit carul și i-a făcut de rușine pe cei care se îndoiesc, a primit mari laude de la mulți, inclusiv de contemporanul său, celebrul poet Fu Xuan .
După Ma Jun, carul îndreptat spre sud a fost reinventat de Zu Chongzhi (429–500 d.Hr.), deoarece detaliile construcției sale s-au pierdut. În timpul dinastiei Tang (618-907 d.Hr.) și dinastiei Song (960-1279 d.Hr.), carul îndreptat spre sud a fost combinat cu un alt dispozitiv mecanic de transport, contorul de distanță sau contorul de parcurs .
Unele înregistrări istorice spun că carul îndreptat spre sud a fost inventat în jurul primului mileniu î.Hr., dar nu s-au găsit dovezi în acest sens.
Carul îndreptat spre sud este o busolă mecanică care menține direcția dată indicatorului de-a lungul întregului traseu pe care îl parcurge. Sistemul diferențial integrează diferența de rotație a roților și determină astfel virajul carului. Mecanismul compensează această diferență prin rotirea indicatorului în direcția opusă.
Din punct de vedere matematic, dispozitivul aproximează translația paralelă de-a lungul unei căi. În geometria euclidiană, dispozitivul îndeplinește funcția de translație paralelă. În spațiul curbat, dispozitivul îndeplinește și funcția de translație paralelă. În limită, când distanța dintre roți tinde spre zero, aproximarea devine precisă.
Carul poate fi folosit pentru a desena linii drepte sau geodezice . Calea parcursă de car va fi o linie geodezică la suprafață dacă și numai dacă indicatorul nu se rotește în raport cu carul de-a lungul întregului traseu.
Carul îndreptat spre sud a fost reinventat și reinventat de multe ori de-a lungul istoriei Chinei. Iată o cronologie parțială a evenimentelor majore.
| An | Eveniment |
|---|---|
| 2634 î.Hr e. | Potrivit legendei, Împăratul Galben a proiectat un car îndreptat spre sud. A fost construit pentru el de maestrul Feng-hou . |
| 1115 î.Hr e. | În timpul domniei lui Zhou-gun, gong dă cinci astfel de care (numite jinanche ) ambasadorilor din Yueshan (越裳, Vietnam. Viet Thuong ) cu condiția de a le returna înapoi. |
| 150 .. 100 î.Hr e. | Se presupune că mecanismul Antikythera a fost construit în Grecia antică . |
| 120 .. 139 n. e. | Este posibil ca Zhang Heng să fi reinventat carul. |
| 233 .. 237 | Ma Jun a proiectat un car de lucru pentru Ming-di, conducătorul regatului Wei . |
| 300 | Cui Bao a raportat că designul este descris într-o carte (nu există) numită Shang Fang Ku Shi. |
| 334 .. 349 | Xie Fei a făcut unul pentru împăratul Hui al dinastiei Jin . |
| 394 .. 416 | Linghu Sheng a făcut unul pentru împăratul Xiao Wu al dinastiei Jin . |
| 417 | Carul lui Linghu Sheng a mers la împăratul An-di al dinastiei Jin. S-a raportat că nu există niciun mecanism în el, o persoană stă înăuntru și întoarce figurina. |
| 423 .. 452 | Guo Shanming nu a putut să facă un car pentru împăratul Tai Wu din dinastia Wei de Nord . |
| 423 .. 452 | Ma Yue a reușit, dar a fost ucis de Guo Shanming. |
| 478 | Zu Chongzhi face un car nou și îmbunătățit (cu angrenaje de bronz) pentru împăratul Shun-di al dinastiei Liu Song . |
| 658 | Călugărul budist Chiyu a proiectat un car pentru împăratul japonez Tenji . |
| 666 | Călugărul Chiyu a proiectat un alt car pentru împăratul japonez Tenji. |
| 806 .. 821 | Jin Gongli prezentând un car îndreptat spre sud împăratului Xianzong al dinastiei Tang . |
| 1027 | Inginerul Yan Su (membru al „Consiliului Muncitorilor”) își descrie designul (5 roți dințate, 4 roți dințate, 18 soldați șoferi). |
| 1088 | Su Song construiește un ceas cu apă de evacuare . |
| 1107 | Trezorierul Wu Deren prezintă o descriere a unui mecanism (24 de viteze, 4 angrenaje nedintate), care a fost construit cu succes de două ori. |
| 1341 | Chu Tejun descrie figurina de jad ca parte a unui vagon în miniatură îndreptat spre sud. |
| 1720 | Joseph Williamson folosește o mișcare diferențială la ceasuri. |
| 1834 | Julius Klaproth îi scrie lui Alexander Humboldt , menționând un car chi-nan-che îndreptat spre sud, dar crede că o busolă este ascunsă în păpușa mică . |
| 1879 | James Starley folosește un diferențial pentru prima dată într-un vehicul. |
| 1909 | Profesorul Herbert Gyle subliniază că sensibilitatea la direcții în carul îndreptat spre sud se bazează pe un sistem mecanic și nu pe magnetism. |
| 1909 | Profesorul Bertram Hopkinson de la Cambridge observă că trebuie să existe un mecanism care să asigure că angrenajele asociate cu roata se pot conecta sau decupla pe măsură ce carul se întoarce la dreapta sau la stânga. După câțiva ani de studiu, el a declarat că descrierea lui Yan Su a fost insuficientă pentru a construi un model funcțional. |
| 1910 | A inventat primul dispozitiv mecanic de navigație, John Leave Map. Asemenea unui car orientat spre sud, mișcarea roții este transmisă prin roți dințate pentru a reprezenta poziția relativă a vehiculului în mișcare pe hartă. |
| 1924 | A. S. Moul (Cambridge) a propus o realizare a descrierii lui Chu Tejun în care carul poate merge doar drept. La fiecare viraj, se oprește și treapta de viteză se întoarce la punctul de pornire, după care indicatorul este corectat automat. |
| 1924 | C. T. Dykes a fost primul care a propus transmisia diferenţială, argumentând că mecanismul propus de Moul era „lent şi greu de controlat”. |
| 1932 | Dr. J. B. Cramer a găsit referiri la natura mecanică a carului îndreptat spre sud și a declarat că, prin urmare, China nu a inventat busola magnetică. |
| 1932 | George Lanchester ( în engleză , inginer șef al companiei Lanchester Motor Company ) a sugerat că mașinile antice (în special descrierea lui Chu Te-jun) întruchipează un anumit tip de diferență. El a construit un model de lucru pentru a-și demonstra conceptul. |
| 1937 | Wang Zhendo a propus o implementare a descrierii lui Yan Su și a construit un model de lucru. |
| 1948 | Bao Xihe a propus o altă reconstrucție. |
| 1977 | Profesorul André Wegener Slisvik publică un eseu savant despre istoria carului. El își dovedește fezabilitatea exact pe baza textelor antice. |
| 1979 | Lu Zhiming creează trei reconstrucții bazate pe angrenaj diferențial. |
| 1980 | Don Franz din New York redescoperă carul orientat spre sud, a construit modele conform ideilor lui Lanchester și a reușit să le plaseze în Muzeul Provincial Shaanxi. |
| 1982 | Yan Zhizhen construiește un model diferit, subliniind că doar angrenajul diferențial oferă precizia raportată în vechile scripturi. |
| 1991 | M. Santander din Spania sugerează folosirea carului pentru a-i învăța pe elevi conceptele de translație paralelă și curbură . |
Deși niciunul dintre carele istorice îndreptate spre sud nu a supraviețuit, există replici la scară reală.
Muzeul de Istorie din Beijing ( China ) are o copie bazată pe mecanismul Yan Su (1027).
Muzeul Palatului Național din Taipei ( Taiwan ) expune o copie bazată pe mecanismul Lanchester (1932).