Волшебные повозки
А существовали ли в древности какие-нибудь автоматические машины или повозки?
Полностью автоматизированных транспортных средств создать, насколько известно, в древности не удалось. Но около тысячи лет назад в Китае была создана повозка-компас, путешествуя на которой седоки могли безошибочно ориентироваться по сторонам света. Причем речь здесь не идет об обычном магнитном компасе. Все гораздо сложнее: возможно, мы имеем дело с одним из первых кибернетических устройств, изобретенных человеком.
Навигационный кибернетический прибор, в котором использовался принцип обратной связи, появился в Китае в III в. н. э. Причем не исключено, что устройство это появилось гораздо раньше, может быть за 1200 лет до этого. Называлось оно «повозка, указывающая на юг». Это устройство не имело ничего общего с магнитным компасом и представляло собой именно повозку (3,3 м в высоту, столько же в длину и 2,75 м в ширину), увенчанную нефритовой фигурой «мудреца». Его простертая рука всегда указывала на юг, куда бы ни поворачивала повозка. Даже если она ездила по кругу, фигура вращалась, и рука все равно была протянута по направлению к югу.
В начале V в. такая повозка попала в руки одного из китайских императоров, но в ней отсутствовал главный механизм. Тем не менее всякий раз, когда при императорских выездах выстраивался почетный караул, в его строй для пущей важности ставили и эту повозку, а чтобы она «работала», внутрь ее сажали людей.
И что же, «Волшебную повозку» больше никто не смог восстановить?
В конце V в. выдающийся ученый Цзу Чунчжи снова изобрел или восстановил по старым описаниям механизм, который приводил в действие «повозку, указывающую на юг». Два китайских изобретателя в первой половине XI в. ив начале XII в. тоже сконструировали подобные повозки, описания которых сохранились. «Повозка, указывающая на юг» была довольно больших размеров. В нее запрягали несколько лошадей. Кузов был украшен изображениями драконов, тигров, цветов и птиц. Над кузовом возвышался шест, увенчанный деревянной человеческой фигуркой, рука которой была вытянута вперед. Этот шест входил в центр большого зубчатого колеса, находившегося в кузове и вращавшегося в горизонтальной плоскости. За зубья большого колеса цеплялось Несколько маленьких шестеренок. Перед тем как повозка трогалась в путь, палец вытянутой руки «мудреца» (в этом варианте, правда, уже деревянного) направляли прямо на юг. Если повозка меняла направление, то механизм повозки поворачивал большое зубчатое колесо в обратном направлении на такой же угол, на какой повернулась повозка. Таким образом, рука «мудреца» по-прежнему продолжала указывать на юг.
Если в этом устройстве не использовался принцип магнитного компаса, то как же оно работало?
Возможно, у повозки был дифференциал, примерно такой же, как на современных автомобилях. Его работу можно описать гак. Когда транспортное средство проходит поворот, колеса, расположенные на обеих концах каждой оси, должны вращаться с разной скоростью, так как у них разный радиус поворота. Для ручной тележки или конной повозки поворот не представляет затруднений, но если колеса вращаются от механического привода, то как заставить их вращаться с разной скоростью на одной оси? Этого можно добиться с помощью хитроумного изобретения, называемого «дифференциалом».
В 1965 г. английский ученый Дж. Нидем, много лет изучавший историю китайских открытий и изобретений, высказал предположение, что именно китайцы изобрели дифференциал и впервые применили его в «повозке, указывающей на юг». При этом дифференциал использовался в обратном порядке по сравнению с современным автомобилем. Сегодня дифференциал служит для передачи усилия на колеса и приведения в движение автомобиля, а в повозке, которую тянули животные, оно шло от колес к использовалось для постоянной корректировки положения указующей руки. Таким образом, дифференциал в этом механизме постоянно поворачивал фигуру так, что она всегда показывала на юг.
Устройство повозки требовало уникальной точности. Дж. Нидем ссылается на Дж. Коулза, который в книге «Исторические и научные основы автоматизации» писал, что «различие в длине окружности внешних колес всего в 1% приведет к изменению направления, указываемого нефритовой фигурой, на 90% на расстоянии всего лишь в 50 раз большем, чем расстояние между двумя колесами». Повозка будет все больше уклоняться в сторону, на которой расположено колесо меньшего диаметра (это явление называется «относительным проскальзыванием»). Разница в размере колес должна была составлять гораздо меньше 1%, с той же точностью нужно было изготавливать шестеренки для дифференциала. Это свидетельствует о таком уровне мастерства, что к нему никак не применимо определение «примитивный».
Значит, изобретателями дифференциала следует считать китайцев?
Если считать, что первая такая повозка принадлежала правителю Чжоу (I тысячелетие до н. э.), то изобретателями дифференциала действительно следует признать китайцев. Однако у нас больше оснований полагать, что первое подобное устройство было изготовлено во II или III в. В этом случае изобретателями дифференциала следует считать греков. В 1975 г. профессор Дерек Прайс опубликовал книгу «Gears from the Greeks* («Зубчатые колеса в Греции»), в которой убедительно доказал, что греки знали о дифференциале примерно с 80 г. до н. э. Прайс называет его «одним из величайших фундаментальных изобретений механики всех времен». Вероятно, оно попало в Рим, а оттуда в Китай, хотя вполне возможно, что китайцы изобрели дифференциал для «повозки, указывающей на юг» независимо от греков.
А какие еще приборы изобрели китайцы?
Изобретатели Древнего Китая еще в глубокой древности создали собственную оригинальную конструкцию водяных часов, движущуюся модель небесной сферы, сейсмограф — прибор для регистрации землетрясений, магнитный компас. Помимо «повозки, указывающей на.юг» китайцы изобрели повозку, снабженную прибором, отмечавшим пройденное расстояние. Колеса этой повозки приводили в движение шестерни разных размеров, которые совершали неодинаковое число оборотов за одно и то же время. Когда повозка проезжала 1 ли (древнекитайская мера длины, соответствующая 500 м), одна шестерня делала полный оборот. Она приводила»в движение деревянную фигурку человека, установленную на повозке, которая ударяла в барабан. Когда же повозка проезжала 10 ли, совершала полный оборот другая шестерня, и на этот раз другая деревянная фигурка била в колокол. Такая повозка с прибором, указывающим пройденное расстояние, существовала в Китае примерно уже 1600 лет назад.
Постоянная ссылка на страницу: http://pochemy.net/?n=611
Случайная статья
