复原古代仪象,汲取智慧源泉

05.06.2015  03:32

  原标题:复原古代仪象,汲取智慧源泉

  宋代苏颂被英国李约瑟称为“中国古代和中世纪最伟大的博物学家之一”。他首创了世界第一座天文钟“水运仪象台”。这台天文仪器高约12米,宽7米,重20多吨。仪器分三层:上层是浑天仪,中层是浑象仪,下层是自动报时器。“水运仪象台”是世界上最古老的天文钟,比欧洲早600年,是现代钟表的先驱。

  水运浑象仪分解图

  近日,天津科技工作者罗宝琪成功复原大宋水运浑象仪的枢轮和报时系统。由国家天文台、中国科学院自然史研究所、清华大学等专家组成的验收鉴定委员会认为复原仪器稳定可靠,运转良好,使现代人离这一失传近千年的古代天文仪器更近一步。实际上,对水运浑象仪的复原始于上世纪50年代,这并不是它第一次被复原。水运浑象仪为何吸引了现代人长久的关注?它背后的科学意义又是什么?

   水运浑象仪长啥样?

  水运浑象仪由枢轮报时装置、浑象和浑仪三部分组成。整座水运浑象仪高12米,宽7米,上狭下广、呈正方台形。

  对水运浑象仪感兴趣的并非只是中国人。根据记载,近50年来日本、英国等多个国家都曾按照不同比例复原了水运浑象仪,有学者将其称作世界的科学遗产。这一让世界多国专家、学者关注的仪器,到底是个什么样呢?

  北京古观象台副台长肖军介绍说,水运浑象仪常被称作水运仪象台。据文献记载,它由宋代天文学家苏颂主导研制,于北宋元佑七年投入使用,仅仅运行了34年后便被金兵掠走,下落不明。北宋南迁后,多次想重新制作,均因技术问题而未果。可以说,历史上的水运浑象仪并未留下实物,今人对它的了解,完全来自古书记载。

  史学家对它的定位不仅仅是一架天文观测仪器,而是中国历史上第一台组合式的天文台。肖军介绍说,水运浑象仪由枢轮报时装置、浑象和浑仪三部分组成。在浑象表面刻有中国古代二十八星宿、星官以及赤道、黄道、南北极、恒显圈、恒隐圈等。由水流驱动的枢轮带动整个仪器转动,每24小时运转一周,在报时的同时可模拟天体在天空的实际运行。功能如此完备的一座天文台自然个头不小。据记载,整座水运浑象仪高12米,宽7米,上狭下广、呈正方台形。除浑仪、浑象为铜制外,主体均由木结构制造。

  这个近千年前的天文台引发长久的关注,与它给现代科技发展留下的启示分不开。为了观测方便,水运浑象仪设计了可开启闭合的屋顶,这被认为是现代天文台活动圆台的雏形。浑象能自动旋转模拟天体运动则被认为是现代天文跟踪设备的先驱。

  “英国知名学者李约瑟对它的评价,也进一步提升了各国学者、专家对它的关注度。”肖军说,擒纵器是水运浑象仪报时系统的重要动力部件。这位熟知中国科技史的英国专家认为,这一部件“可能是欧洲中世纪天文钟的直接祖先。”1956年,李约瑟在《自然》杂志发表论文,探讨水运浑象仪的动力机制。而在此之前,清华大学学者刘仙洲也针对相同主题发表了2篇论文。世界学者对擒纵器动力机制的关注由此可见一斑。

   复原之路,难在哪里?

  枢轮控制系统是复原的最大难点。成功的复原品既要让能枢轮顺利、合乎要求地转起来,还要让图纸上的所有部件都发挥作用。

  虽然水运浑象仪下落不明,但庆幸的是,《清四库全书新仪像法要》较为详细地记载了它的制造过程,并对仪器整体和各部件绘图加以说明。这便是今日复制水运浑象仪的唯一蓝本。

  我国近代对水运浑象仪的复原可追溯至1958年。当时著名的博物馆学学者、科技史专家王振铎按照1∶5的比例复原了仪器模型,并绘制了复原详图。近年来,日本、英国、美国、台湾等国家和地区都加入了复原仪器的队伍。肖军表示,北京古观象台内也有一台复原品。“它制作于上世纪九十年代。为了让观众能看清楚擒纵器的工作过程,特意制作了放大的相关部件。”不过肖军回忆说,限于当时复原水平,在采用水力驱动的同时,也用电力辅助驱动擒纵装置。

  “虽然复原品很多,但它们与书中记载的运行方式总是有些区别,其中枢轮控制系统是复原的最大难点。”罗宝琪说,在苏颂的水运浑象仪中,枢轮控制系统的主体是一个木质枢轮,上面均匀地安装着36个小水壶。“最初枢轮被相关装置锁死无法转动。随着水流注满小水壶,枢轮会转动一格,而后再次被锁死,直到下一个小水壶充满水。”罗宝琪说,通过这种方式,枢轮的连续转动被分割为均匀的间歇运动,与时钟中秒针的转动非常相似。

  “成功的复原品既要让能枢轮顺利、合乎要求地转起来,还要让图纸上的所有部件都发挥作用。而过去的复制很难同时满足这两点要求。”肖军说,虽然《清四库全书新仪像法要》绘制了仪器的图片,但对于复原工作来说,它们还是很不够。“甚至有人一度怀疑,书中描绘的水运浑象仪是否真的能顺利工作,”肖军说,此次复原成功无疑是又向前迈进了一步。

  在肖军看来,水运浑象仪等古天文仪器的复原,是一个无限接近的过程。“复原者只能根据古书记载推测仪器的工作的原理,采用现在的复原工艺、材料,使其尽量接近原形。这是对古代科技的重新认识与发现的一个过程。”他说。

   复原,不仅仅是为了再现

  复原不仅能再现这些蕴含古人智慧的仪器,厘清我国古代科学的发展脉络,还能从中帮助我们现代人认清自己的文化渊源。

  制作于宋代的水运浑象仪是我国古代天文仪器制作的一个缩影。我国历朝历代非常重视天文观测和仪器制作,给世界留下了宝贵的科学遗产。

  水运浑象仪集报时器、浑象、浑仪于一身。其组成部件之一的浑仪曾是世界上最先进的天文观测仪器,是我国古代天文学家用来观测星象最重要的工具。通过浑仪上代表赤道、黄道的圆圈以及协助观察用的窥管,可以测定天体的赤道经度和纬度。自从战国时期被发明以来,它便不断地被更新和重制,在宋代与浑象、水力机械装置联系在一起,组成了功能多样的天文台。“目前存世最早的浑仪是明代正统二年(1437)制成的,陈列在南京紫金山天文台。北京古观象台展出的浑仪是现代的复制品。”肖军说。

  肖军介绍说,圭表、日晷、浑仪、浑象是我国古代几类基本的天文仪器。前两者利用日影来确定节气和时间。后两者则是用来观测和显示天象。早在1953年,浑仪便与司南、地动仪、记里鼓车一起作为中国古代科技成就的代表,被印在邮票上。如今,它跟随无数宣传画、杂志,传播到全世界。

  “在发明望远镜之前,我国古代科学家利用浑仪、浑象等仪器实现了对天体位置的准确观测,留下了丰富、可靠的星象记录,使我国在世界天文发展史中占据了无法替代的位置。”肖军说,复原这些曾发挥过重要作用的天文仪器,探析其中的科学原理,不仅能再现这些蕴含古人智慧的仪器,厘清我国古代科学的发展脉络,还能从中帮助我们现代人认清自己的文化渊源。

  原标题:复原古代仪象,汲取智慧源泉

  稿源:人民网

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