百科知识：水运仪象台和假天仪

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北宋科学家苏颂主持建造的两件有机械操纵的大型天文仪器。中国远在汉唐﹐曾制造利用水力激转水轮带动浑象的天文仪器。到宋代﹐苏颂在汴京(今河南开封)建成水运仪象台和假天仪各一种。宋代以前的创制﹐由于文献不足﹐原物无存﹐而苏颂的创制虽然也遭到同样的命运﹐却因着有专书得以传世。

水运仪象台的设计 苏颂在设计之初﹐首先是罗致人才﹐访问到有机械工程技术的韩公廉﹐启奏录用。并组织天文研究机关太史局中能胜任的星官和年轻生员﹐通力合作﹐从宋哲宗元佑元年(1086)开始设计﹐到元佑三年﹐先后制成小样﹐并完成大木作的工程。绍圣元年至三年(1094～1096)﹐撰成《新仪象法要》。该书图文并茂﹐有工程图﹑星图等六十三种﹐从而保存了全部做法﹐同时也反映了宋代工艺科学水平。

根据1958年和1962年复原这二种仪器模型的认识﹕水运仪象台总体高度为十二米强﹐台基正方形﹐底层前后设门户﹔后门内为一组用一人搬转水车﹐提水注入漏壶﹐保持漏壶水的衡定流量﹐使壶水流嘴注入大枢轮辋上的水戽。在枢轮上和壶架旁装有一组为近代钟表中擒纵器的机械﹐用来控制枢轮﹐做间歇的运转﹐水戽共计三十六个。根据模型(五比一)初步试验﹐每二十五秒钟﹐落水一戽﹐一刻钟枢轮转一周﹐二十四小时﹐转九十六周。底层前门内(南向)装有多层仅具立面的更楼﹐楼的后面装有如走马灯的机轮﹐用以报时。机轮四围﹐分层挂有小木人并装有箭筹拔子﹐从钟楼立面各层门内﹐可窥见指示时间的小木人所持的时辰牌﹐楼后并设有活臂小木人﹐按时击钟鼓。台的中层设浑象一座﹐在台的顶层置有浑仪﹐仪上木屋顶板可以开合﹐以备观测全台的运动﹐是以底层大枢轮的轮轴﹐以间歇运转传动齿轮﹑机轴﹑凸轮﹑拔子等﹐带动机轮﹑浑象﹑浑仪﹑望筒等全台设备﹐按时运转。

假天仪的创造 据《玉海》卷四《天道仪象》条引《通略》﹐记苏颂等当时曾受浑仪小样的启发﹐制成一种表演天体运行的仪器﹐即今所谓假天仪。它是模仿浑象的球体﹐在球面上“因星凿窍”﹐球面设门﹐人座球中﹐自动搬转球体﹐任意观察星宿出没和中天。这种供表演的仪器﹐欧洲是在公元1644年由科特尔普制造﹐赠于俄国彼得大帝。该仪现存列宁格勒陈列馆。当代的欧洲科技史学家﹐都认为苏颂等人的创造﹐是欧洲天文钟和假天仪的先驱﹐早于西方数百年。

苏颂(1020～1101)﹐泉州南安(今属福建)人。他和王安石同榜进士登第﹐为欧阳修所赏识。任馆阁校勘九年﹐博览秘阁藏书﹐能记诵默写。他治学主张“探源综妙”﹐“验之实事”。晚年执朝政七年﹐回避当时政争﹐而潜心天文﹑格致﹑本草等学﹐成为宋代杰出的科学家之一。封魏公﹐故称苏魏公。有文集《苏魏公集》传世。其子苏象先录其平日谈话﹐为《丞相魏公谭训》。

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