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16岁中学生李琛再造黄帝指南车(附图)

http://jczs.sina.com.cn 2002年10月20日 08:37 生活时报

图为李琛制造的指南车

李琛在央视《智慧无极限》中与清华大学教授刘元亮

  传说中的轩辕黄帝创造了指南车,由于历史原因指南车失传。后来东汉的张衡、三国的马钧、后赵的解飞、后秦的令狐生、南朝的祖冲之……无数古代的科学家都造过指南车,历经若干朝代都没有造出传说中的黄帝指南车。解放后,中国第一任考古研究所所长王振铎先生经历了20多年的研究,终于在1971年制作了第一辆指南车实物,现存于中国历史博物馆。

  日前,河南南阳一个16岁的中学生却使中国失传5000多年的“黄帝指南车”重现,解
开了千古之谜。

  在河南南阳油田实验高中的校园内,当李琛的父亲李伟领着白白净净的小李琛站在记者面前时,很难想象,就是这个有点腼腆的小帅哥造出了失传5000多年的“黄帝指南车”,破解了千古之谜,印证了历史。

  知识型的家庭育出了一个非凡的娃娃

  小李琛的父亲李伟是南阳油田通讯公司的工程师,母亲赵亚平是当地的一位医生。1986年出生的小李琛给这个家庭带来了无比的快乐。

  幼时的李琛给父亲李伟留下最深的印象是小李琛在小学四年级时,南阳油田的学校组织了一次到北京去的夏令营活动,在夏令营众多的营员中李琛是年龄最小的,那次学校规定是五六年级的同学去。可四年级的小李琛还是偷偷地跟了去。李伟夫妇想既然孩子愿去还是让他去吧!有老师跟着不会出什么意外。

  夏令营归来,李琛倒出了一大堆各式各样的益智玩具。在李伟的心目中,儿子最爱读的书是《少年科学》,他几乎每期都看,时隔五六年了,父亲仍然记得该杂志后面有一页比较硬的纸,上面有各国的战斗机等千奇百怪的兵器图案。这是让小读者们动手参加剪贴的。

  李琛的母亲赵亚平,在医院带了一个实习生,她拿出自己刚买的十五子棋拼了起来,按英语字母排顺序在16个方格内拼,可怎么也拼不好,急得满头大汗。她看到了正在旁边玩耍的小李琛说:“如果你能拼好,这盘棋就送给你。”接过棋的小李琛慢慢地揣摩起来。不大一会儿,小李琛居然把它拼在一起了,大大出乎这个大学生的意料之外。

  接到再造指南车的任务

  2001年9月初,为了开发孩子们的创造能力,中央电视台科教频道把《再造指南车》这一课题,交给了河南省科协青少年活动中心,由于南阳油田所属中学的素质教育搞得比较好,该中心便把这项任务给了这些学校。

  作为出题的央视只给这些学校提供了一个线索:中国历史博物馆里有一架黄帝指南车,这架指南车是解放后第一任中国考古所所长王振铎先生根据史书记载,历经20多年的研究在1971年成功制作的第一辆指南车实物。但这个指南车实物仅仅是三国时马钧所造指南车的翻版,它利用齿轮转动系统和离合装置来指示方向,但必须是以一个车轮为中心另一个车轮为半径就地旋转才能使车上的木人所指方向不误。相当复杂的制作看起来已经很先进了。南阳油田实验中学也接受了这个课题,学校便把这个任务分给了学生并专门配备了一名物理教师李旭负责此事。

  小李琛回到家里开始考虑老师布置的任务,他仔细揣摩这些记载:传说五千年前黄帝战蚩尤的时候,由于天降大雾,黄帝被困在大雾当中,黄帝的军师风伯为他制作了指南车才得以冲出重围,打败了蚩尤,这是最早关于指南车的记载。尤其是小李琛看到自己收集的南朝宋末,萧道成想称帝,祖冲之重造指南车。祖冲之就用铜代替木料内机,制成了前所未有的指南车。当时北朝人索磷称自己能造指南车,当时萧道成让他与祖冲之各造一辆指南车,在乐游苑比试。比试结束后,索磷自愧弗如,一把火将自己所造的车烧掉了。

  此后小李琛又看到《宋史·舆服志》的记载,知道风伯利用北斗星转动时总是柄部动,余星围绕柄转动设计的,车上有一木人,手始终指向南方,其余的细节均不知。后来张衡等再造了指南车,但终不见具体车样及原理细节,黄帝指南车也就成了中国古代传说中的故事,被蒙上一层神秘的面纱。

  李琛联想到2001年7月,参观北京历史博物馆古代科技展品时,看到的王振铎先生所复制的指南车,他陷入了思考,学术界几乎一致认为指南车最早出现在汉代,如果传说中的指南车要是存在的话,作为我国原始社会部落联盟的首领,轩辕黄帝时代生产力一定很低下的,黄帝军师制造的指南车一定很简单,他们不可能用齿轮转动系统和离合等复杂原理实现指南功能。王振铎老前辈的这个模型从技术和实用性两方面都与黄帝时代的历史背景不相符合,一定是有一种更简单的原理。小李琛为这个大胆的发现高兴不已。

  于是,李琛开始对车辆的转向进行观察,发现车辆转向时外轮行程大于内轮行程的行程。依据几何学中“等圆等弧所对的圆心角相等”的数学原理,小李琛找到了车轮半径和车轴之间的距离关系,寻找与其所指方向之间的联系。小李琛顺手画了一个平面原理的草图,和指南车的车轮平面并标明方向标记和车轮的方位标记。李琛把自己的意图和想法给李旭老师讲了讲,李旭看了看草图,可又提不出反驳李琛的理由。当时李旭心里有一种潜意识的预测,古往今来,有多少智者费尽心机想再造指南车,都没有取得成功,也可能是受“指南针”的习惯性影响,多在指针上下工夫,而忽略了“车”的原理。小李琛正是突破了人们习以为常的思维定势抓住车辆本身具有的特性来实现指南功能的。

  两次走进央视受到专家肯定

  2001年9月份,到了央视向南阳油田实验中学、南阳市一中、七中等南阳油田附属的学校“收卷”的时候了,其他中学的学生都没有摆脱齿轮组合的思维定势。

  河南省科协中心主任李华看到李琛设计的指南车结构简单方便,并且获得国家知识产权局颁发的专利证书(专利号为ZL01261541.2)就开始往上报。

  2001年9月,中央电视台《异想天开》栏目组来到南阳市实验中学拍摄“再造指南车”节目时,小李琛已在最短的时间内完成了黄帝指南车方案的设计,在李旭老师和父亲李伟的帮助下完成了第一台指南车实物的制作。

  2002年春节,中央电视台科教频道对以往的节目作了一个总结,该节目为《智慧无极限》,主要突出“衣、食、住、行”四大方面,而李琛的“指南车”便首选其中。

  在演播室,清华大学教授、中国古代科技史专家刘元亮看着李琛的黄帝指南车说:“古时候圆周采用的度数是365.25度,不是360度。如果采用360度,不符合历史背景。你的车找回原来的方向很容易,能不能随时知道现在车行的方向?”

  李琛思考了一分多钟对工作人员说:“能不能帮我找来不干胶?”由于这辆黄帝指南车的结构有两个等大的车轮和车厢、车头组成。其中两辆车轮轮距等于半径,一车轮边缘上作以红色的标记,另一轮面上标出“东南西北”等字样,车厢上加以横杆。其使用方法也十分方便:出发选择一方向,如果选择东方,转动另一车轮,使刻有或贴有红色标记轮上的标记与另一轮的“东”字对齐(可借助车厢上的标记与杆观察)任意行走(进退、左右转向),当需要确定车的方向时只需要观察一轮上红标记与另一轮上的哪一字对齐便知现在车的方向。

  当小李琛把自己的指南车推进演播室时,刘元亮教授对李琛的指南车评价说:“第一:他试图用这个方式来确认过去传说中的指南车可能是确有此事的,这是对我们历史的一个贡献。第二:他想出了一个更聪明但又更加简单的方案,这个方案比历史博物馆的指南车简单多了。关于指南车问题,英国的李约瑟博士有一个评价说‘这是人类历史上第一个真正自动控制的机器。’他指的还是宋代的那个比较复杂的机器,但是李琛同学的这个指南车从简单而又实用的角度来说,现在任何一辆农村的大车,按照这个原理稍微改装一下,就可以在野地里随便跑,随时可以定方向。从李琛同学的创造中我悟出一个道理,就是智慧无极限。”

  复古5000年前的黄帝指南车究竟何用

  黄帝指南车的复原,的确引起不小的轰动,它不仅仅是因为出自于一个年仅16岁的中学生手中,更重要的是印证了历史。然而李琛的指南车因实用性不够,仅获得了第16届河南青少年科技创新大赛二等奖,他的指南车引发了争议。一些业内人士认为,根据参赛作品的科学性、实用性、先进性三方面的要求,该作品的实用性不够,并且指出复古的东西不算创新。

  针对此事,记者采访了一位从事教育研究多年的陈教授。他说,“中国四大发明有口皆碑,李琛同学的指南车,把传说中黄帝军师风伯创造的指南车变为现实,不仅印证了中华文明的悠久历史而且符合当时的历史背景。与中国历史博物馆藏品相比,具有结构简单、实用性强的特点。从这一点儿来说,该指南车反映了学生的创新能力,怎么能说复古的东西不算创新呢?

  “从教育学的角度来说,这不单单是创造一个指南车的问题,也是中国推行素质教育的最好体现。”

  河南省一位获得12项发明专利的发明专家王学昌先生说:“如能在工艺设计上对该作品进行包装,做成教学仪器、做成工艺品、智力玩具,可以启发学生的思维,做成博物馆的展览模型供人们参观,甚至还可以做成盲人的轮椅。怎能说其实用性不够呢?”


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