《宋书》卷十八记载：“指南车，其始周公所作，以送荒外远使。地域平漫，迷于东西，造立此车，使常知南北。”看来，这种利用反馈原理制成的十分实用并能自动指示方向的控制机——指南车发明的时间当在公元前1030年左右。史载另一个制造过指南车的人是科学家和天文学家张衡。然而，李约瑟博士判定以上两例均不可靠，他认为公元3世纪中叶，著名的工程师马钧发明并制造了指南车。
英国伦敦科学博物馆收藏的复制模型表明，指南车体积较大，长，高各11尺，宽9.5尺。车顶装有一位仙人的玉雕像。无论车子怎么转弯，即便绕环形路线前进，玉像总会灵活地相应转向，始终面南而立，伸直的手臂指向正前方。
指南车没用磁罗盘，那么它又是靠什么自动控制方向的呢？原来它设计了一组类似于现代汽车用的差动齿轮的装置。这种齿轮的功能在于，当车是通过车轴传输的动力转动轮子时，它能实现同一根轴上的两个轮子按不同的转速前进。
当今的差动齿轮用于传输动力，带动车轮而使车辆运动，指南车则逆向利用汽车中差动齿轮的原理，由畜力牵引车轮传输动力而不断调整玉像所指的方位。机器中差动齿轮转动着玉像。使之始终指向南方，这和当今的差动齿轮原理相同，而过程相反。
在李约瑟1965年出版上述研究成果后，1975年D.普赖斯在《希腊人的齿轮》一书中权威地认定了一只希腊人于公元前80年做的差动齿轮。美国学者R.坦普尔则指出，差动齿轮既有可能从希腊或罗马传向我国，也有可能由中国人独立发明而用在指南车上。尽管差动齿轮的发明权也许尚需讨论，但正如李约瑟指出的，指南车是人类历史上第一台自行校正偏差的自控机，早于西方文明至少1600年，也许是3000年。
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