El carro que apunta al sur ( chino trad. 指南車, ex. 指南车) es el primer dispositivo de navegación que funciona según el principio de retroalimentación . Una estatuilla de un hombre estaba montada en el carro, que, independientemente de la dirección del movimiento del carro mismo, apuntaba hacia el sur con una mano extendida . Este dispositivo no utilizaba una brújula magnética [1] .
El carro que apunta al sur se considera uno de los mecanismos más complejos creados por la antigua civilización china y se utilizó durante todo el período medieval . Según la leyenda, fue inventado alrededor del 2600 a. mi. en China por el Emperador Amarillo Huangdi , pero la primera versión histórica real fue creada por Ma Jun (200-265) para el gobernante Ming-di del reino Wei de la era de los Tres Reinos . Un carro es un vehículo de dos ruedas en el que está montada la figura de una persona, conectada a las ruedas con la ayuda de engranajes diferenciales . A través de una cuidadosa selección de tamaños de ruedas, guías y relaciones de transmisión , la figura en la parte superior del carro mira constantemente en la misma dirección, actuando así como la brújula no magnética del vehículo. A lo largo de la historia, muchos documentos históricos chinos mencionan un carro orientado hacia el sur y algunos describen la disposición detallada de los componentes internos y cómo funciona.
El tratado Guiguzi ( en:Guiguzi ) menciona que el carro que apunta al sur fue creado en el reino de Zheng (故鄭人之取玉也，載司南之車，為其不惑也).
En los registros históricos oficiales del Registro de los Tres Reinos , está escrito que en el siglo III, el mecánico Ma Jun del reino de Wei inventó el carro que apunta al sur (también llamado "carro que apunta al sur"). Después de ser ridiculizado por el Consejero Residente Caotang Long y el General de Caballería Qin Lang de que no sería capaz de hacer lo que consideran un ejercicio absurdo, Ma Jun respondió: "Los argumentos verbales vacíos en cualquier caso no se pueden comparar con una prueba que mostrará resultados prácticos". Después de construir el carro y avergonzar a los escépticos, recibió grandes elogios de muchos, incluido su contemporáneo, el famoso poeta Fu Xuan .
Después de Ma Jun, Zu Chongzhi (429-500 d. C.) reinventó el carro que apunta al sur porque se habían perdido detalles de su construcción. Durante la dinastía Tang (618-907 d. C.) y la dinastía Song (960-1279 d. C.), el carro que apunta al sur se combinó con otro dispositivo de transporte mecánico, el medidor de distancia u odómetro .
Algunos registros históricos dicen que el carro que apunta al sur se inventó alrededor del primer milenio antes de Cristo, pero no se ha encontrado evidencia de esto.
El carro que apunta al sur es una brújula mecánica que mantiene la dirección dada al puntero a lo largo de todo el camino que recorre. El sistema diferencial integra la diferencia en la rotación de las ruedas y determina así el giro del carro. El mecanismo compensa esta diferencia girando el puntero en la dirección opuesta.
Matemáticamente, el dispositivo aproxima la traslación paralela a lo largo de un camino. En geometría euclidiana, el dispositivo realiza la función de una traslación paralela. En el espacio curvo, el dispositivo también realiza la función de traducción paralela. En el límite, cuando la distancia entre las ruedas tiende a cero, la aproximación se vuelve precisa.
El carro se puede utilizar para dibujar líneas rectas o geodésicas . El camino recorrido por el carro será una línea geodésica en la superficie si y solo si el puntero no gira con respecto al carro a lo largo de todo el camino.
El carro que apunta al sur se ha reinventado y reinventado muchas veces a lo largo de la historia de China. Aquí hay una cronología parcial de los principales eventos.
| Año | Evento |
|---|---|
| 2634 aC mi. | Según la leyenda, el Emperador Amarillo diseñó un carro que apuntaba al sur. Fue construido para él por el maestro Feng-hou . |
| 1115 aC mi. | Durante el reinado de Zhou-gun, gong entrega cinco de esos carros (llamados jinanche ) a los embajadores en Yueshan (越裳, Vietnam. Viet Thuong ) con la condición de devolverlos. |
| 150 .. 100 a. mi. | Presumiblemente , el mecanismo de Antikythera fue construido en la antigua Grecia . |
| 120 .. 139 n. mi. | Zhang Heng puede haber reinventado el carro. |
| 233 .. 237 | Ma Jun diseñó un carro de trabajo para Ming-di, gobernante del reino de Wei . |
| 300 | Cui Bao informó que el diseño se describe en un libro (no existente) llamado Shang Fang Ku Shi. |
| 334 .. 349 | Xie Fei hizo uno para el emperador Hui de la dinastía Jin . |
| 394 .. 416 | Linghu Sheng hizo uno para el emperador Xiao Wu de la dinastía Jin . |
| 417 | El carro de Linghu Sheng fue para el emperador An-di de la dinastía Jin. Se informó que no tiene ningún mecanismo, una persona se sienta adentro y gira la figura. |
| 423 .. 452 | Guo Shanming no pudo hacer un carro para el emperador Tai Wu de la dinastía Wei del Norte . |
| 423 .. 452 | Ma Yue tuvo éxito pero fue asesinado por Guo Shanming. |
| 478 | Zu Chongzhi fabrica un carro nuevo y mejorado (con engranajes de bronce) para el emperador Shun-di de la dinastía Liu Song . |
| 658 | El monje budista Chiyu diseñó un carro para el emperador japonés Tenji . |
| 666 | El monje Chiyu diseñó otro carro para el emperador japonés Tenji. |
| 806 .. 821 | Jin Gongli presentando un carro que apunta al sur al emperador Xianzong de la dinastía Tang . |
| 1027 | El ingeniero Yan Su (miembro del "Consejo de Trabajadores") describe su diseño (5 engranajes, 4 engranajes sin dientes, 18 soldados conductores). |
| 1088 | Su Song construye un reloj de agua de escape . |
| 1107 | El tesorero Wu Deren presenta una descripción de un mecanismo (24 engranajes, 4 engranajes sin dientes), que se construyó con éxito dos veces. |
| 1341 | Chu Tejun describe la estatuilla de jade como parte de un carro en miniatura que apunta hacia el sur. |
| 1720 | Joseph Williamson utiliza un movimiento diferencial en los relojes. |
| 1834 | Julius Klaproth le escribe a Alexander Humboldt , mencionando un carro chi-nan-che que apunta al sur, pero cree que una brújula está escondida en la pequeña muñeca . |
| 1879 | James Starley usa un diferencial por primera vez en un vehículo. |
| 1909 | El profesor Herbert Gyle señala que la sensibilidad a las direcciones en el carro que apunta al sur se basa en un sistema mecánico y no en el magnetismo. |
| 1909 | El profesor Bertram Hopkinson de Cambridge observa que debe haber algún mecanismo para garantizar que los engranajes asociados con la rueda puedan conectarse o desconectarse cuando el carro gira a la derecha o a la izquierda. Después de varios años de estudio, afirmó que la descripción de Yan Su no era suficiente para construir un modelo funcional. |
| 1910 | Inventó el primer dispositivo mecánico de navegación, el John Leave Map. Como un carro que mira al sur, el movimiento de la rueda se transmite a través de ruedas dentadas para representar la posición relativa del vehículo en movimiento en el mapa. |
| 1924 | A. S. Moul (Cambridge) propuso una realización de la descripción de Chu Tejun en la que el carro solo puede ir en línea recta. En cada giro, se detiene y el engranaje gira hasta el punto de partida, después de lo cual el puntero se corrige automáticamente. |
| 1924 | C. T. Dykes fue el primero en proponer la transmisión diferencial, argumentando que el mecanismo propuesto por Moul era "lento y difícil de controlar". |
| 1932 | El Dr. J. B. Cramer encontró referencias a la naturaleza mecánica del carro que apunta al sur y afirmó que, por lo tanto, China no inventó la brújula magnética. |
| 1932 | George Lanchester ( inglés , ingeniero jefe de Lanchester Motor Company ) sugirió que las máquinas antiguas (particularmente la descripción de Chu Te-jun) incorporan algún tipo de diferencial. Él construyó un modelo de trabajo para probar su concepto. |
| 1937 | Wang Zhendo propuso una implementación de la descripción de Yan Su y construyó un modelo de trabajo. |
| 1948 | Bao Xihe propuso otra reconstrucción. |
| 1977 | El profesor André Wegener Slisvik publica un ensayo académico sobre la historia del carro. Demuestra su viabilidad exactamente sobre la base de textos antiguos. |
| 1979 | Lu Zhiming crea tres reconstrucciones basadas en engranajes diferenciales. |
| 1980 | Don Franz de Nueva York redescubre el carro orientado al sur, construyó modelos según las ideas de Lanchester y pudo colocarlos en el Museo Provincial de Shaanxi. |
| mil novecientos ochenta y dos | Yan Zhizhen construye un modelo diferente, enfatizando que solo el engranaje diferencial proporciona la precisión reportada en las antiguas escrituras. |
| 1991 | M. Santander de España sugiere usar el carro para enseñar a los estudiantes los conceptos de traslación paralela y curvatura . |
Aunque ninguno de los carros históricos que apuntan al sur ha sobrevivido, existen réplicas a gran escala.
El Museo de Historia de Beijing ( China ) tiene una copia basada en el mecanismo Yan Su (1027).
El Museo del Palacio Nacional de Taipei ( Taiwán ) exhibe una copia basada en el mecanismo Lanchester (1932).