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水运仪象台
发布时间:2016-09-01 来源: 【字号:  

图1 水运仪象复原图

图2 “运动仪象制度”图说

图3 枢轮与天衡的复原图

  水运仪象台是北宋建造的大型天文仪器系统。这座集浑仪、浑象和计时装置为一体的天文台,具有天象观测、天象演示与计时的功能[1]。它的创造性主要体现在两个方面:(1)将水轮(“枢轮”)、齿轮系、控制机构、计时器、浑象和浑仪等集成为一个机械系统[2],反映了设计复杂机械的高水平;(2)发明了由杆系与秤漏等构成的控制机构(“天衡”)[3]。,其功能相当于近代机械钟表的擒纵机构。

  中国古代有以水力驱动天文仪器的传统[4]。据《晋书·天文志》记载,张衡(公元78-139年)曾制作水力驱动的天球模型。唐代僧一行(张遂)和梁令瓒、北宋张思训都曾制造水力驱动的浑象与计时装置。1087年,鉴于北宋已有浑仪存在不足,吏部尚书苏颂(1020-1101年)找到吏部官员韩公廉,讨论制作新仪器。韩公廉通数学,擅长制作机巧之器,为了制造仪器,他首先写成《九章勾股测验浑天书》,并制成一座水轮式驱动装置的木模型。苏颂看过后,认为设计有巧思,如果令其制造,必有可取。1087年9月宋哲宗批准苏颂制造仪器的请求。1092年7月,制作者们在汴京(今开封)建成近12米高的水运仪象台。

  1096年或稍晚成书的《新仪象法要》是中国现存最详细的古代天文仪器“图说”[5],该书以成套的绘图与文字全面描绘了水运仪象台的构造。从漏壶均匀流出的水注入水轮的水斗,驱使水轮转动。在杆系与秤漏等构成的机构的控制下[6],水轮做均匀的间歇转动。通过齿轮系甚至还有链传动,水轮同时驱动计时装置、演示天象的浑象、观测星空的的浑仪。计时装置以木偶摇铃、敲钟、示牌、 击钲、击鼓等方式报时、报刻、报更等。浑仪主要由三重环构成,其内层的“四游仪”带有一个望筒。水轮驱动“四游仪”随天运转,可以使望筒跟随星空目标转动。这个设计是后世转仪钟的雏形[7]

  1127年,攻占汴京的金人将水运仪象台拆运到金中都大兴府(今北京),但未再按原貌将浑仪和其他零部件组装成器。此后,中国人没有再制作这样复杂的机械。元明两代都有人制作水轮驱动的计时器,这些计时器不再与浑象结合。(张柏春 撰)

    参考文献  

  [1] 王振铎. 科技考古论丛. 北京:文物出版社,1989. 238-273.

  [2] 陆敬严,华觉明. 中国科学技术史,机械卷. 北京:科学出版社. 2000. 297-312.

  [3] 林聪益. 古中国擒纵调速器之系统化复原设计,国立成功大学机械工程系. 2001. 89-114.

  [4] 张柏春,浑仪、浑象与计时器. 见:路甬祥主编. 走进殿堂的中国古代科技史,下册. 上海:上海交通大学出版社. 199-215.

  [5] 苏颂. 新仪象法要. 见:华觉明主编. 中国科学技术典籍通汇,技术卷(一),郑州:河南教育出版社.1994.

  [6] 山田慶兒, 土屋榮夫. 復元水運儀象台: 十一世紀中国の天文観測時計塔, 新曜社. 1997. 159-173.

  [7] 伊世同. 苏颂. 见:金秋鹏. 1998. 中国科学技术史,人物卷. 科学出版社. 334.

(责任编辑:麻晓东)
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