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苏颂与水运仪象台 |
■沙森
苏颂(1020~1101年),字子容,北宋泉州同安(今福建同安)人。出身于官宦家庭,其父苏绅为宋仁宗朝的文学侍臣。
苏颂一生从政五十多年,虽然政绩不算突出,却是一位大科学家。李约瑟曾高度评价:“苏颂是中国古代和中世纪最伟大的博物学家和科学家之一。”晚年他对天文学、机械学所作的贡献,使他在我国以至世界科技史上留下美名。
苏颂从小爱好天文,家中有小浑天仪等。在天文学上的重要贡献是创建“水运仪象台”(1088年),编撰《新仪象法要》,研制“假天仪”和“苏颂星图”,这些都是具有世界影响的杰作。
苏颂“水运仪象台”高三丈五尺六寸(约12米),宽二丈一尺见方(约7米),是一座上狭下广的木结构建筑。四面以枋木为柱,台壁用木板构成,壁间施以翔鹤浮雕,整套装置由水力原动机构、报时机构、浑象、浑仪四部分组成。
水运仪象台的上层是观测天体的浑仪,中层是演示天象的浑象,下层是使浑仪、浑象随天体运动而报时的机械装置。它兼有观测天体运行,演示天象变化以及随天象推移而有木人自动敲钟、击鼓、摇铃,准确报时的三种功用。
在机械结构方面,仪象台采用了民间使用的水车、筒车、桔槔、凸轮和天平杠杆等机械原理,把观测、演示和报时设备集中起来,组成了一个整体,成为一部自动化的天文台。
在运行时,中央部分的枢轮东面装有漏壶,壶水注入水斗,斗满时,枢轮即往下转动。但因擒纵器的控制,使它只能转过一个斗。这样就把变速运动变为等间歇运动,使整个仪器运转均匀。
整个机械轮系的运转依靠水的恒定流量,推动水轮做间歇运动,带动仪器转动。依靠机轮带动旋转,浑象真实地再现了星辰的起落等天象变化。报时装置里也有相应的机轮或轮辋,这些机轮都装在一根机轮轴上。机轮轴有传动机构和天柱相连。天柱下有个下轮,与枢轮轴伸出的地毂相结合。当作为原动轮的枢轮转动时就经过地毂传动,使天柱旋转起来,由此带动全仪。
水运仪象台在当时取得了前无古人的成就,至今仍使许多中外科技史专家为之叹服。
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