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世界上最古老的天文鐘叫什么?水運儀象臺的歷史意義
2012-08-17 16:30:56 來源:民俗文化 】【繁體

世界上最古老的天文鐘叫什么?水運儀象臺是世界上最古老的天文鐘。

水運儀象臺是中國古代一種大型的天文儀器,由宋朝天文學(xué)家蘇頌等人創(chuàng)建。它是集觀測天象的渾儀、演示天象的渾象、計量時間的漏刻和報告時刻的機械裝置于一體的綜合性觀測儀器,實際上是一座小型的天文臺。這臺儀器的制造水平堪稱一絕,充分體現(xiàn)了我國古代人民的聰明才智和富于創(chuàng)造的精神。

水運儀象臺的簡介

宋元祐元年(公元1086年)開始設(shè)計,到元祐七年全部完成。它是中國古代的卓越創(chuàng)造。其中的擒縱器是鐘表的關(guān)鍵部件。因此,英國科學(xué)家李約瑟等人認為水運儀象臺“可能是歐洲中世紀天文鐘的直接祖先”。整座儀器高約12米,寬約7米,是一座上狹下廣、呈正方臺形的木結(jié)構(gòu)建筑。其中渾儀等為銅制。全臺共分三隔。下隔包括報時裝置和全臺的動力機構(gòu)等。中隔是間密室,放置渾象。上隔是個板屋,中放渾儀。這臺儀器的制造水平堪稱一絕,充分體現(xiàn)了我國古代人民的聰明才智和富于創(chuàng)造的精神。

水運儀象臺的構(gòu)思廣泛吸收了以前各家儀器的優(yōu)點,尤其是吸取了北宋初年天文學(xué)家張思訓(xùn)所改進的自動報時裝置的長處;在機械結(jié)構(gòu)方面,采用了民間使用的水車、筒車、桔槔、凸輪和天平秤桿等機械原理,把觀測、演示和報時設(shè)備集中起來,組成了一個整體,成為一部自動化的天文臺。

北宋時代把渾儀、渾象和報時裝置結(jié)合在一起的大型天文儀器,是蘇頌、韓公廉等人在開封設(shè)計制造的。宋元祐元年(公元1086年)開始設(shè)計,到元祐七年全部完成。它是中國古代的卓越創(chuàng)造。其中的擒縱器是鐘表的關(guān)鍵部件。因此,英國科學(xué)家李約瑟等人認為水運儀象臺“可能是歐洲中世紀天文鐘的直接祖先”。整座儀器高約12米,寬約7米,是一座上狹下廣、呈正方臺形的木結(jié)構(gòu)建筑。其中渾儀等為銅制。全臺共分三隔。下隔包括報時裝置和全臺的動力機構(gòu)等。中隔是間密室,放置渾象。上隔是個板屋,中放渾儀。

整個水運儀象臺高12米,寬7米,共分3層,相當于一幢四層樓的建筑物。最上層的板屋內(nèi)放置著1臺渾儀,屋的頂板可以自由開啟,平時關(guān)閉屋頂,以防雨淋,這已經(jīng)具有現(xiàn)代天文觀測室的雛型了;中層放置著一架渾象;下層又可分成五小層木閣,每小層木閣內(nèi)均安排了若干個木人,5層共有162個木人,它們各司其職:每到一定的時刻,就會有木人自行出來打鐘、擊鼓或敲打樂器、報告時刻、指示時辰等。在木閣的后面放置著精度很高的兩級漏刻和一套機械傳動裝置,可以說這里是整個水運儀象臺的“心臟”部分,用漏壺的水沖動機輪,驅(qū)動傳動裝置,渾儀、渾象和報時裝置便會按部就班地動作起來。

水運儀象臺的工作原理

水運儀象臺的構(gòu)思廣泛吸收了以前各家儀器的優(yōu)點,尤其是吸取了北宋初年天文學(xué)家張思訓(xùn)所改進的自動報時裝置的長處;在機械結(jié)構(gòu)方面,采用了民間使用的水車、筒車、桔槔、凸輪和天平秤桿等機械原理,把觀測、演示和報時設(shè)備集中起來,組成了一個整體,成為一部自動化的天文臺。


復(fù)原的水運儀象臺結(jié)構(gòu)圖

水運儀象臺的歷史意義

蘇頌是中國宋代天文學(xué)家、藥物學(xué)家,公元1020年誕生于泉州南安(今福建省南安縣),后遷居丹陽(今江蘇省鎮(zhèn)江)。22歲時與王安石是同榜進士,從此進入仕途。初任宿州(今安徽省宿縣)觀察推官、江寧知縣、南京留守推官等地方官。1053年,蘇頌奉調(diào)到京城開封任館閣校勘、集賢校理等職,這雖不是什么重要官職,只是負責(zé)編定書籍,但對蘇頌來說卻是如魚得水,在這里他有機會博覽皇家的各種藏書,在任職的九年里,蘇頌每天背誦一段書,回家后默寫下來,從不間斷,積沙成塔,積累了淵博的知識。宋哲宗登位后,他先任刑部尚書,后任吏部尚書,晚年官至宰相,雖然官居顯位,但政績平平,作為政治家的蘇頌遠不如作為天文學(xué)家的蘇頌,特別是他研制的水運儀象臺使他的名字載入了世界科技的史冊。

公元1086年,蘇頌奉命檢驗當時太史局使用的各種渾儀,想到應(yīng)有表演天象的儀器和渾儀配合使用,于是他羅致人才進行這項研究工作,并向皇帝推薦精通數(shù)學(xué)和天文學(xué)的韓公廉共同研制。在他的策劃下,韓公廉寫出《九章鉤股測驗渾天書》,制成大、小木樣。后由蘇頌和韓公廉請了一批能工巧匠精心打造。這是一座把渾儀、渾象和報時裝置三組器件組合在一起的高臺建筑,高約13米,底寬約7米,共分三層,儀器由水力推動運轉(zhuǎn)。這座集天文觀測、天象表演和報時三種功能為一體的天文臺就是蘇頌繼承和發(fā)展了漢唐以來天文學(xué)成果,發(fā)明創(chuàng)造的水運儀象臺,在這一工作中韓公廉的貢獻也是不可低估的。

水運儀象臺代表了中國11世紀末天文儀器的最高水平。它具有三項令世界矚目的發(fā)明,首先它的屋頂被設(shè)計成可開閉的,是現(xiàn)代天文臺活動圓頂?shù)碾r型,其次,它的渾象能一晝夜自動旋轉(zhuǎn)一周是現(xiàn)代天文跟蹤機械轉(zhuǎn)移鐘的先驅(qū);此外,它的報時裝置能在一組復(fù)雜的齒輪系統(tǒng)的帶動下自動報時,報時系統(tǒng)里的錨狀擒縱器是后世鐘表的關(guān)鍵部件。英國著名科技史專家李約瑟曾說水運儀象臺“可能是歐洲中世紀天文鐘的直接祖先。”大約在1094年,蘇頌編撰了《新儀象法要》一書,詳細介紹了水運儀象臺的設(shè)計和建造情況,并把水運儀象臺的總體和各部件繪圖加以說明。

蘇頌為了讓人們更直觀地理解星宿在太空中的出沒,又提出設(shè)計一種人能進入到渾天象內(nèi)部來觀察的儀器——假天儀,蘇頌仍請韓公廉和自己一起設(shè)計。用竹木制成的假天儀從外面看就像一盞紙糊的特大號燈籠。“燈籠”面上按照天上星座的位置開孔,人進到里面可以看到點點光亮,仿佛看到夜空中繁星點點。扳動樞軸,“燈籠”便可轉(zhuǎn)動起來,體現(xiàn)天體的東升西落。這和今天天文館里演示人造星空的天象儀的原理是一樣的。世界上第一架天象儀和第一座天文館是1923年誕生的,在此800多年前我們的古人就研制出天象儀的雛型,這說明中國人確實具有超人的聰明才智。然而,正像我國當代著名天文學(xué)史專家席澤宗先生所說的,“我們今天談?wù)撐覈糯煳膬x器方面的輝煌成就,并不是用祖先的成績來安慰我們現(xiàn)實的落后,而是要把往昔的光榮,作為今日的激勵,鼓舞我們?nèi)ヅ实切碌母叻濉!?/p>

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