中國 - 科技 - 指南車及指南針
指南車
指南車概說
指南車是中國古代的偉大發明之一，相傳為黃帝首創。雖然傳說不可考，但依歷史記載，有關指南車最早之信史記述於「魏書」卷二十九，記載三國時代魏國「馬鈞」製造過指南車。此後歷代皆有成功的重造記錄。
指南車的用途據說有二種：一種是作戰時用的；一種說法是天子出巡的時候用的。但不管是哪一種用法，都是用來指出方向。
一般皆認為指南車原本是古代皇帝出巡時用作儀仗的車輛之一。
指南車結構分析
指南車與指南針是不同的，指南針是磁力的現象，而指南車是機械的發明。指南車本身的機械傳動構造的「差動齒輪組」是使指南車上的小木人能永遠指著固定方向的原因。
指南車在車廂中間有根直立的長木棍子。棍子頂端有一個木人，不論車子往哪個方向轉，木人永遠都指著同一個方向。
大齒輪的兩側，各有一個被皮帶牽連著的小齒輪。當車子右轉的時候，就牽動左邊的小齒輪，這個小齒輪就會帶動大齒輪往相反方向旋轉，當車子左轉的時候，也會牽動右邊的小齒輪，這個小齒輪就會帶動大齒輪往相反方向旋轉，就這樣剛好抵消了旋轉的角度，讓木人永遠指著固定方向。這就是指南車的運轉原理。
指南針
指南針概說
指南針是用磁鐵做成的。早在中國春秋時期，人們已發現磁鐵有吸鐵的功能。指南針是一種指示方向的工具。航海、航空、勘察、探險等都離不開它。在古代，人們戲稱它為『航海的眼睛』。
發明指南針後，航海便有了「眼睛」。即使到了夜晚的時候，船隻也不會迷失方向。在北宋時航海的人，為了辨識方向，白天看太陽，夜晚看星辰，陰雨天則看指南針。南宋時期，航海已用「針羅」，即是將指南針和羅盤結合在一起使用。
到了明朝，指南針更顯示它的威力。鄭和七次下「西洋」，其規模之大，時間之長，在當時真令人嘆為觀止。鄭和率領的航隊，計有二萬七千人，分乘六十多艘船隻，船上不僅有羅盤針、航海圖，還有專門測定方向的技術人員。這支船隊先後到過印度支那半島、南洋群島、印度、波斯和阿拉伯等地，最遠到達非洲東岸，途經三十餘國，歷時二十八年。在這樣大規模的遠航中，羅盤針發揮著巨大的作用。
中國發明的指南針，經阿拉伯人傳到歐洲，這對歐洲航海事業的發展有很大貢獻。歐洲各國的航海家開闢新航路、發現美洲大陸、完成環球航行，指南針都是他們航海中不可缺少的「眼睛」。
指南針的製作方法
磁鐵的兩端具有不同磁極，一端為Ｎ極(北極)，另一端為Ｓ極(南極)。而地球也是個天然的大磁體。根據「同性相斥，異性相吸」的原理，磁針的Ｎ極總是向著北方，而Ｓ極則總是指向南方，指南針就是利用磁鐵這種特性製成的。
戰國時，人們利用磁鐵做成「司南」，這是一種原始的指南針。他們把磁鐵磨成勺子的形狀，勺柄為Ｓ極，並將它們放在用青銅或木製的漆盤上，盤子四周刻上方位的線格。轉動司南，勺柄指向南方，而勺口則指向北方。
北宋時，指南針的製作更加完善。古人們用鋼片做成「指南魚」，並用人工磁化的方法將鋼片變成磁鐵，使它們具有指南的作用，並把它用在軍事方面。
指南針的演進
早在戰國末期，中國人便已發現磁石並知道它的吸鐵特性。古書＜管字＞中曾記載：「上有慈石者，下有銅金。」所謂「慈石」就是磁石，可見至少2600年前的管仲時期已經知道磁石的存在了。大約在東漢初年（西元50年左右），人們進一步發現了磁石的指極性後，指南針開始被廣泛使用，到後期更被用作軍事、生產、日常生活、地形測量和交通等方面。
中國最早出現的指南針叫司南，它在戰國時期已經被普遍使用。司南曾經被多次記載，例如＜鬼穀子＞中曾說過，鄭人去採玉時一定帶著司南，以免迷失方向。＜韓非子＞中也有關於司南的記載。此外王充的＜論衡＞有更明顯的記載：「司南之杓，投之於地，其柢南指。」，可見指南針的使用古時已相當流行了。
三國時期，又有指南車的發明，只是指南車並不是利用磁石的指極性，而是利用差速齒輪的原理，不論車子轉向何方，木人的手始終指向南方。
北宋（西元960-1127年）時利用地磁感應法與摩擦傳磁法造出人工磁體，並創製出縷懸法、水浮法等四種指南針。
西元11世紀，科學家沈括（西元1031-1095年）通過對縷懸法指南針的試驗，首次發現了地磁偏角。沈括在他的著作《夢溪筆談》中還記述了水浮、置指甲上和懸絲等四種指南針的裝置方法。簡單來說是將一枚磁化的小鋼針，放在指甲上、碗邊上運轉，或在中間穿上小段燈草，浮在水碗裡，它都能靈活地指向南方。他的著作使當時的人對指南針有更清晰的認識。
中國最初用於航海的指南針是一種水浮針。北宋宣和五年（西元1123年）出使高麗的徐競﹐在海上航行時就是使用〝指南浮針〞《宣和奉使高麗圖經》。指南針在使用之初，沒有固定的方位盤。南宋（西元1127-1279年）時，指南針被改進成為羅盤，使磁性指南工具更趨完善；在曾三異的《同話錄》最早提出羅盤的名稱，書中說：〞地螺或有子午正針﹐或用子午丙壬間縫針。〞這裡的〝地螺〞即地羅，是從古地盤向羅盤過渡的名稱。盤的分度襲用古地盤的二十四向，加上兩方位之間的縫針，合而為四十八向。中國在南宋時期，就已經把這種帶有方位盤的指南針用於航海了。南宋鹹淳年間（西元1265-1274年）吳自牧在《夢梁錄》裏記道：〝風雨冥晦時﹐惟憑針盤而行，乃火長掌之，毫釐不取差誤，蓋一舟人命所係也。〞這是中國航海中使用羅盤的最早記載。
自南宋至明中葉，中國航海中所用的羅盤﹐都是〝水羅盤〞。所謂水羅盤，是指磁針浮於水面，沒有固定支點的水浮針盤。明初隨鄭和下西洋，在他的《西洋番國誌》自序中曾對這種水羅盤作了記述：〝皆斲木為盤，書刻干支之字﹐浮針於水，指向行舟〞。而水浮法指南針則被用於海船導航，開創了世界航海史的新紀元。自從指南針開始被用於航海後，人們利用了指南針的指向，寫了一本"針經"，記載了航線、礁石等位置。
至明嘉靖年間（西元1522-1566年）又出現一種〝旱羅盤〞，這是指磁針不藉助水的浮力，而用一個支軸的尖端頂在磁針的中部，使磁針可以平衡旋轉的裝置。這種裝置法同前述木刻指南龜的裝置原理基本上相同；而這種旱羅盤是十六世紀從國外傳進來的。
指南針對航海發展的影響
北宋時，指南針開始應用於航海，十三世紀傳入西歐，從此開啟了歐洲航海的始頁，在新航海路的發現中起了重要的作用，航海家利用它做地理探索而發現新大陸。
許多具野心的國家，為了不讓與亞洲的通商權被阿拉伯人壟斷，也用它展開海上絲路的開拓，造就許多殖民帝國的產生、及商業版圖在本國之外的擴展，間接導致世界面貌的改觀。