Колесница, указывающая на юг

Колесни́ца, ука́зывающая на юг (кит. трад. 指南車, упр. 指南车) — первый навигационный прибор, работающий по принципу обратной связи. На колеснице была смонтирована фигурка человека, которая, независимо от направления движения самой колесницы, указывала вытянутой рукой на юг. В этом устройстве не использовался магнитный компас.

Колесница, указывающая на юг, считается одним из самых сложных механизмов, созданных древней китайской цивилизацией, она использовалась на протяжении всего средневекового периода. По легенде она была изобретена около 2600 г. до н. э. в Китае Жёлтым Императором Хуан-ди, но первая реальная историческая версия была создана Ма Цзюнем (200–265 г.) для правителя Мин-ди царства Вэй Эпохи Троецарствия. Колесница — это двухколёсное транспортное средство, на котором установлена фигурка человека, соединенная с колёсами с помощью дифференциальных передач. Благодаря тщательному подбору размеров колёс, направляющих устройств и передаточных чисел, фигурка на верху колесницы постоянно смотрит в одном направлении, тем самым действуя в качестве немагнитного компаса транспортного средства. На протяжении истории многие китайские исторические документы упоминают колесницу, указывающую на юг, а некоторые описывают детальное устройство внутренних компонентов и принцип её работы.

История

Легенда

Легенда гласит, что легендарный первопредок всех китайцев Хуан-ди жил в великолепном дворце в горах Куньлунь. В это же время жил великан-колдун Чи Ю, который отличался необычайным искусством в изготовлении оружия. Он напал на племя императора Янь-ди, которое в итоге передвинулось в земли Хуан-ди. Хуан-ди был возмущён этим и начал войну с Янь-ди, но вначале потерпел несколько поражений. На одном из этапов боевых действий Чи Ю напустил густой туман, чтобы люди Хуан-ди заблудились. Но с помощью колесницы, указывающей на юг, они нашли правильный путь и в конечном итоге одержали победу.

В трактате «Гуйгу-цзы» (en:Guiguzi) упоминается, что колесница, указывающая на юг, была создана в царстве Чжэн (故鄭人之取玉也，載司南之車，為其不惑也).

В официальных исторических хрониках Записи о Трёх царствах написанo, что в III веке механик Ма Цзюнь из царства Вэй изобрёл колесницу, указывающую на юг (называемую также «указывающая на юг повозка»). После того как он был высмеян Постоянным Советником Цаотан Луном и генералом кавалерии Цинь Ланом, что он не сможет сделать то, что они считают абсурдным занятием, Ма Цзюнь ответил: «пустые словесные доводы в любом случае невозможно сравнить с испытанием, которое покажет практические результаты». После построения колесницы и посрамления сомневающихся он получил от многих высокую оценку, в том числе от своего современника, знаменитого поэта Фу Суана.

После Ма Цзюня колесница, указывающая на юг, была вновь изобретена Цзу Чунчжи (429–500 н. э.), поскольку подробная информация о её устройстве была утеряна. В эпоху династии Тан (618–907 н. э.) и империи Сун (960–1279 н. э.) колесница, указывающая на юг, была объединена с другим механическим транспортным устройством — измерителем расстояния или одометром.

В некоторых исторических записях говорится, что колесница, указывающая на юг, была изобретена примерно в первом тысячелетии до нашей эры, но подтверждений этому не найдено.

Устройство

Колесница, указывающая на юг, является механическим компасом, который сохраняет направление, заданное указателю, вдоль всего пути, по которому он проходит. Дифференциальная система интегрирует разницу во вращении колёс и таким образом определяет поворот колесницы. Механизм компенсирует эту разницу, вращая указатель в обратном направлении.

Математически устройство аппроксимирует параллельный перенос вдоль пути. В геометрии Евклида устройство выполняет функцию параллельного переноса. В криволинейном пространстве устройство также выполняет функцию параллельного переноса. В пределе, когда расстояние между колесами стремится к нулю, аппроксимация становится точной.

Колесницу можно использовать для построения прямых или геодезических линий. Путь, пройденный колесницей, будет геодезической линией на поверхности тогда и только тогда, когда указатель не вращается по отношению к колеснице на протяжении всего пути.

Хронология

Колесница, указывающая на юг, изобреталась и переизобреталась неоднократно на протяжении истории Китая. Вот частичная хронология основных событий.

Год	Событие
2634 до н. э.	Согласно легенде, Жёлтый Император сконструировал колесницу, указывающую на юг. Она была построена для него мастером Фэн-хоу.
1115 до н. э.	Во время правления Чжоу-гуна гун даёт пять таких колесниц (называемых чжинаньчэ) послам в Юэшан (越裳, вьетн. Вьеттхыонг) с условием вернуть обратно.
150 .. 100 до н. э.	Предположительно сконструирован антикитерский механизм в Древней Греции.
120 .. 139 н. э.	Чжан Хэн, возможно, переизобрёл колесницу.
233 .. 237	Ма Цзюнь сконструировал работающую колесницу для Мин-ди, властителя царства Вэй.
300	Цуй Бао сообщил, что конструкция описана в книге (не сохранившейся) под названием Шан Фан Ку Ши.
334 .. 349	Се Фэй сделал одну для императора Хуэй-ди династии Цзинь.
394 .. 416	Линху Шэн сделал одну для императора Сяо У-ди из династии Цзинь.
417	Колесница Линху Шэна досталась императору Ань-ди из династии Цзинь. Было сообщено, что в ней нет никакого механизма, внутри сидит человек и поворачивает фигурку.
423 .. 452	Го Шаньмин не смог сделать колесницу для императора Тай У-ди из династии Северной Вэй.
423 .. 452	Ма Юэ преуспел, но был убит Го Шаньмином.
478	Цзу Чунчжи делает новую усовершенствованную колесницу (с бронзовыми шестернями) для императора Шунь-ди из династии Лю Сун.
658	Буддийский монах Чиюй сконструировал колесницу для японского императора Тэндзи.
666	Монах Чиюй сконструировал другую колесницу для японского императора Тэндзи.
806 .. 821	Цзинь Гунли представляет колесницу, указывающую на юг, императору Сянь-цзуну из династии Тан.
1027	Инженер Янь Су (член «Совета рабочих») описывает свою конструкцию (5 зубчатых, 4 незубчатых шестерен, 18 солдат-водителей).
1088	Су Сун конструирует водяные часы со спусковым механизмом.
1107	Казначей У Дэжэнь представляет описание механизма (24 зубчатых, 4 незубчатых шестерен), который дважды успешно построен.
1341	Чу Тэцзюнь описывает нефритовую фигурку как часть миниатюрной повозки, указывающей на юг.
1720	Джозеф Вильямсон использует дифференциальный механизм в часах.
1834	Юлиус Клапрот пишет Александру Гумбольдту, упоминая колесницу, указывающую на юг чи-нань-чэ, но считает, что в маленькой кукле спрятан компас.
1879	Джеймс Старлей впервые применяет дифференциал в транспортном средстве.
1909	Профессор Герберт Джайл указывает, что чувствительность к направлениям в колеснице, указывающей на юг, основана на механической системе, а не на магнетизме.
1909	Профессор Бертрам Хопкинсон из Кембриджа замечает, что должен быть некий механизм для обеспечения того, чтобы шестерни, связанные с колесом, могли соединяться или разъединяться при повороте колесницы вправо или влево. После нескольких лет изучения он заявил, что описание Янь Су недостаточно для построения рабочей модели.
1910	Изобретено первое механическое навигационное устройство «Карта Джона Лива». Подобно колеснице, указывающей на юг, движение колеса передаётся через зубчатые шестерни, чтобы отображать относительное положение движущегося средства на карте.
1924	А. С. Моуль (Кембридж) предложил реализацию описания Чу Тэцзюня, в которой колесница может ехать только прямо. При каждом повороте она останавливается, и шестерня поворачивается к исходной точке, после чего указатель корректируется автоматически.
1924	К. Т. Дайкс первым предложил дифференциальную передачу, утверждая, что механизм, предложенный Моулем, является «медленным и сложным для управления».
1932	Доктор Дж. Б. Крамер обнаружил ссылки на механический характер колесницы, указывающей на юг, и заявил, что Китай поэтому не изобрёл магнитный компас.
1932	Джордж Ланчестер (главный инженер Lanchester Motor Company) предположил, что древние машины (в частности, описание Чу Тэ-Цзюня), воплощают некоторый тип дифференциала. Он построил рабочую модель, доказывающую свою концепцию.
1937	Ван Чжэньдо предложил реализацию описания Янь Су и построил работающую модель.
1948	Бао Сыхэ предложил другую реконструкцию.
1977	Профессор Андре Вегенер Слисвик публикует научное эссе по истории колесницы. Он доказывает её осуществимость точно на основании древних текстов.
1979	Лу Чжимин создаёт три реконструкции, основанные на дифференциальной передаче.
1980	Дон Франц из Нью-Йорка вновь открывает колесницу, указывающую на юг, он построил модели в соответствии с идеями Ланчестера и смог добиться помещения их в Музей провинции Шэньси.
1982	Янь Чжижэнь строит другую модель, подчеркнув, что только дифференциальная передача обеспечивает точность, о которой сообщается в старых писаниях.
1991	М. Сантандер из Испании предлагает использовать колесницу для обучения студентов концепциям параллельного переноса и кривизны.

Где колесницу можно увидеть

Хотя ни одна из исторических колесниц, указывающих на юг, не сохранилась, существуют полномасштабные точные копии.

В Историческом музее Пекина (Китай) имеется копия на основе механизма Янь Су (1027).

В Национальном дворце-музее в Тайбэе (Тайвань) экспонируется копия на основе механизма Ланчестера (1932).

См. также

• Список изобретений, сделанных в Китае
• Машиностроение

Ссылки

• [history.rsuh.ru/eremeev/china/141.htm История науки и техники]
• [scitation.aip.org/getpdf/servlet/GetPDFServlet?filetype=pdf&id=AJPIAS000060000009000782000001&idtype=cvips&ident=freesearch&prog=search The Chinese South-Seeking chariot: A simple mechanical device for visualizing curvature and parallel transport] M. Santander, American Journal of Physics—September 1992—Volume 60, Issue 9, pp. 782–787
• Needham, Joseph (1986). Science and Civilization in China: Volume 4, Part 2. Taipei: Caves Books, Ltd.
• [www.youtube.com/watch?v=HTinTJHn4A4 Видео на Youtube]

Отрывок, характеризующий Колесница, указывающая на юг

– Я видела княжну, – отвечала она. – Я слышала, что ее сватали за молодого Ростова. Это было бы очень хорошо для Ростовых; говорят, они совсем разорились.
– Нет, Ростову вы знаете?
– Слышала тогда только про эту историю. Очень жалко.
«Нет, она не понимает или притворяется, – подумал Пьер. – Лучше тоже не говорить ей».
Княжна также приготавливала провизию на дорогу Пьеру.
«Как они добры все, – думал Пьер, – что они теперь, когда уж наверное им это не может быть более интересно, занимаются всем этим. И все для меня; вот что удивительно».
В этот же день к Пьеру приехал полицеймейстер с предложением прислать доверенного в Грановитую палату для приема вещей, раздаваемых нынче владельцам.
«Вот и этот тоже, – думал Пьер, глядя в лицо полицеймейстера, – какой славный, красивый офицер и как добр! Теперь занимается такими пустяками. А еще говорят, что он не честен и пользуется. Какой вздор! А впрочем, отчего же ему и не пользоваться? Он так и воспитан. И все так делают. А такое приятное, доброе лицо, и улыбается, глядя на меня».
Пьер поехал обедать к княжне Марье.
Проезжая по улицам между пожарищами домов, он удивлялся красоте этих развалин. Печные трубы домов, отвалившиеся стены, живописно напоминая Рейн и Колизей, тянулись, скрывая друг друга, по обгорелым кварталам. Встречавшиеся извозчики и ездоки, плотники, рубившие срубы, торговки и лавочники, все с веселыми, сияющими лицами, взглядывали на Пьера и говорили как будто: «А, вот он! Посмотрим, что выйдет из этого».
При входе в дом княжны Марьи на Пьера нашло сомнение в справедливости того, что он был здесь вчера, виделся с Наташей и говорил с ней. «Может быть, это я выдумал. Может быть, я войду и никого не увижу». Но не успел он вступить в комнату, как уже во всем существе своем, по мгновенному лишению своей свободы, он почувствовал ее присутствие. Она была в том же черном платье с мягкими складками и так же причесана, как и вчера, но она была совсем другая. Если б она была такою вчера, когда он вошел в комнату, он бы не мог ни на мгновение не узнать ее.
Она была такою же, какою он знал ее почти ребенком и потом невестой князя Андрея. Веселый вопросительный блеск светился в ее глазах; на лице было ласковое и странно шаловливое выражение.
Пьер обедал и просидел бы весь вечер; но княжна Марья ехала ко всенощной, и Пьер уехал с ними вместе.
На другой день Пьер приехал рано, обедал и просидел весь вечер. Несмотря на то, что княжна Марья и Наташа были очевидно рады гостю; несмотря на то, что весь интерес жизни Пьера сосредоточивался теперь в этом доме, к вечеру они всё переговорили, и разговор переходил беспрестанно с одного ничтожного предмета на другой и часто прерывался. Пьер засиделся в этот вечер так поздно, что княжна Марья и Наташа переглядывались между собою, очевидно ожидая, скоро ли он уйдет. Пьер видел это и не мог уйти. Ему становилось тяжело, неловко, но он все сидел, потому что не мог подняться и уйти.
Княжна Марья, не предвидя этому конца, первая встала и, жалуясь на мигрень, стала прощаться.
– Так вы завтра едете в Петербург? – сказала ока.
– Нет, я не еду, – с удивлением и как будто обидясь, поспешно сказал Пьер. – Да нет, в Петербург? Завтра; только я не прощаюсь. Я заеду за комиссиями, – сказал он, стоя перед княжной Марьей, краснея и не уходя.
Наташа подала ему руку и вышла. Княжна Марья, напротив, вместо того чтобы уйти, опустилась в кресло и своим лучистым, глубоким взглядом строго и внимательно посмотрела на Пьера. Усталость, которую она очевидно выказывала перед этим, теперь совсем прошла. Она тяжело и продолжительно вздохнула, как будто приготавливаясь к длинному разговору.
Все смущение и неловкость Пьера, при удалении Наташи, мгновенно исчезли и заменились взволнованным оживлением. Он быстро придвинул кресло совсем близко к княжне Марье.
– Да, я и хотел сказать вам, – сказал он, отвечая, как на слова, на ее взгляд. – Княжна, помогите мне. Что мне делать? Могу я надеяться? Княжна, друг мой, выслушайте меня. Я все знаю. Я знаю, что я не стою ее; я знаю, что теперь невозможно говорить об этом. Но я хочу быть братом ей. Нет, я не хочу.. я не могу…
Он остановился и потер себе лицо и глаза руками.
– Ну, вот, – продолжал он, видимо сделав усилие над собой, чтобы говорить связно. – Я не знаю, с каких пор я люблю ее. Но я одну только ее, одну любил во всю мою жизнь и люблю так, что без нее не могу себе представить жизни. Просить руки ее теперь я не решаюсь; но мысль о том, что, может быть, она могла бы быть моею и что я упущу эту возможность… возможность… ужасна. Скажите, могу я надеяться? Скажите, что мне делать? Милая княжна, – сказал он, помолчав немного и тронув ее за руку, так как она не отвечала.
– Я думаю о том, что вы мне сказали, – отвечала княжна Марья. – Вот что я скажу вам. Вы правы, что теперь говорить ей об любви… – Княжна остановилась. Она хотела сказать: говорить ей о любви теперь невозможно; но она остановилась, потому что она третий день видела по вдруг переменившейся Наташе, что не только Наташа не оскорбилась бы, если б ей Пьер высказал свою любовь, но что она одного только этого и желала.
– Говорить ей теперь… нельзя, – все таки сказала княжна Марья.
– Но что же мне делать?
– Поручите это мне, – сказала княжна Марья. – Я знаю…
Пьер смотрел в глаза княжне Марье.
– Ну, ну… – говорил он.
– Я знаю, что она любит… полюбит вас, – поправилась княжна Марья.
Не успела она сказать эти слова, как Пьер вскочил и с испуганным лицом схватил за руку княжну Марью.
– Отчего вы думаете? Вы думаете, что я могу надеяться? Вы думаете?!
– Да, думаю, – улыбаясь, сказала княжна Марья. – Напишите родителям. И поручите мне. Я скажу ей, когда будет можно. Я желаю этого. И сердце мое чувствует, что это будет.
– Нет, это не может быть! Как я счастлив! Но это не может быть… Как я счастлив! Нет, не может быть! – говорил Пьер, целуя руки княжны Марьи.
– Вы поезжайте в Петербург; это лучше. А я напишу вам, – сказала она.
– В Петербург? Ехать? Хорошо, да, ехать. Но завтра я могу приехать к вам?
На другой день Пьер приехал проститься. Наташа была менее оживлена, чем в прежние дни; но в этот день, иногда взглянув ей в глаза, Пьер чувствовал, что он исчезает, что ни его, ни ее нет больше, а есть одно чувство счастья. «Неужели? Нет, не может быть», – говорил он себе при каждом ее взгляде, жесте, слове, наполнявших его душу радостью.
Когда он, прощаясь с нею, взял ее тонкую, худую руку, он невольно несколько дольше удержал ее в своей.
«Неужели эта рука, это лицо, эти глаза, все это чуждое мне сокровище женской прелести, неужели это все будет вечно мое, привычное, такое же, каким я сам для себя? Нет, это невозможно!..»
– Прощайте, граф, – сказала она ему громко. – Я очень буду ждать вас, – прибавила она шепотом.
И эти простые слова, взгляд и выражение лица, сопровождавшие их, в продолжение двух месяцев составляли предмет неистощимых воспоминаний, объяснений и счастливых мечтаний Пьера. «Я очень буду ждать вас… Да, да, как она сказала? Да, я очень буду ждать вас. Ах, как я счастлив! Что ж это такое, как я счастлив!» – говорил себе Пьер.


В душе Пьера теперь не происходило ничего подобного тому, что происходило в ней в подобных же обстоятельствах во время его сватовства с Элен.
Он не повторял, как тогда, с болезненным стыдом слов, сказанных им, не говорил себе: «Ах, зачем я не сказал этого, и зачем, зачем я сказал тогда „je vous aime“?» [я люблю вас] Теперь, напротив, каждое слово ее, свое он повторял в своем воображении со всеми подробностями лица, улыбки и ничего не хотел ни убавить, ни прибавить: хотел только повторять. Сомнений в том, хорошо ли, или дурно то, что он предпринял, – теперь не было и тени. Одно только страшное сомнение иногда приходило ему в голову. Не во сне ли все это? Не ошиблась ли княжна Марья? Не слишком ли я горд и самонадеян? Я верю; а вдруг, что и должно случиться, княжна Марья скажет ей, а она улыбнется и ответит: «Как странно! Он, верно, ошибся. Разве он не знает, что он человек, просто человек, а я?.. Я совсем другое, высшее».
Только это сомнение часто приходило Пьеру. Планов он тоже не делал теперь никаких. Ему казалось так невероятно предстоящее счастье, что стоило этому совершиться, и уж дальше ничего не могло быть. Все кончалось.
Радостное, неожиданное сумасшествие, к которому Пьер считал себя неспособным, овладело им. Весь смысл жизни, не для него одного, но для всего мира, казался ему заключающимся только в его любви и в возможности ее любви к нему. Иногда все люди казались ему занятыми только одним – его будущим счастьем. Ему казалось иногда, что все они радуются так же, как и он сам, и только стараются скрыть эту радость, притворяясь занятыми другими интересами. В каждом слове и движении он видел намеки на свое счастие. Он часто удивлял людей, встречавшихся с ним, своими значительными, выражавшими тайное согласие, счастливыми взглядами и улыбками. Но когда он понимал, что люди могли не знать про его счастье, он от всей души жалел их и испытывал желание как нибудь объяснить им, что все то, чем они заняты, есть совершенный вздор и пустяки, не стоящие внимания.
Когда ему предлагали служить или когда обсуждали какие нибудь общие, государственные дела и войну, предполагая, что от такого или такого исхода такого то события зависит счастие всех людей, он слушал с кроткой соболезнующею улыбкой и удивлял говоривших с ним людей своими странными замечаниями. Но как те люди, которые казались Пьеру понимающими настоящий смысл жизни, то есть его чувство, так и те несчастные, которые, очевидно, не понимали этого, – все люди в этот период времени представлялись ему в таком ярком свете сиявшего в нем чувства, что без малейшего усилия, он сразу, встречаясь с каким бы то ни было человеком, видел в нем все, что было хорошего и достойного любви.
Рассматривая дела и бумаги своей покойной жены, он к ее памяти не испытывал никакого чувства, кроме жалости в том, что она не знала того счастья, которое он знал теперь. Князь Василий, особенно гордый теперь получением нового места и звезды, представлялся ему трогательным, добрым и жалким стариком.