中国科学技术馆之水运仪象台

常雪

在中国科技馆一层“华夏之光”展厅，有一件木制展项造型古朴、气势宏大，端坐在展厅，迎接着来往的观众。它顶端小房子，中间像地球仪，下层还装有100多个木制人偶。它究间是什么仪器？又有什么作用？让“华夏之光”告诉你答案。

这台仪器，叫估水运仪象台。它建于比宋元祐年间，由北宋著名天文学家、机械制造家苏颂总管，由通晓天文和机械技术的官员韩公谦等人负责设计，并带领能工巧匠于公元1092年建成，距今已有900余年。它集计时、报时、天文观测和星象显示多种功能于一体。据记载，它的总高度将近12米，台底7米见方，堪称当时世界上最先进、技术综合程度最高的大型机械装置。由于它内部采用的“天衡”系统，起到了类似锚状擒纵器的作用，因此，著名科史专家李约瑟认为，水运仪象台“可能是欧洲中世纪天文钟的直接祖先”。

水运仪象台的结构分为三层：顶层为浑仪，用于观测星空，上方的屋形面板既可以在平日遮风挡雨，又可以观测时揭开，作用于现代天文台的活动穹顶类似;中层为浑象，与星空保持同步运转，用来显示星空;底层为动力装置及计时、报时机构，通过齿轮传动系统与浑仪、浑象相连，使每层结构环环相扣，并与天体同步运行。

水运仪象台正面的底层为塔形报时装置，最上一层有3个木人，中间着绿衣者每到一刻击鼓一声，右侧穿红衣者每到时初摇铃一次，左侧紫衣木人每到时正叩钟—下;第二层有24个司辰木人，手拿时辰牌，每逢时初、时正，按时在木阁门前出现;第三层共有96个司辰木人，用以报时刻;最下两层为夜间值更者，举牌显示更点，并敲击金钲告诉人们某个更点已至。整个报时装置巧妙地安装了160多个小木人和钟、鼓、铃、钲四种乐器，不仅可以显示时、刻，还能报昏、旦时刻和夜晚的更点。

水运仪象台并非简单地使用溪流等外界水源，而是通过精巧的机械设计，使水依次流进天池与平水壶中，对水流量进行限制，这样可以使平水壶中水面保持恒定，从而克服了自然水源水流不穩定的弊端。最终，由平水壶中流出的水进入机械传动装置，驱动水排进行高精度的回转运动，藉以计时。

苏颂留下了“水运仪象台设计说明书”——《新仪象法要》，它记述了水运仪象台的工作原理，总体及各部分的构造与尺寸，还收录了大量的星图。值得一提的是，书中的结构图采用了透视与示意的画法，并标注名称来描绘机件，是我国现存最古老的机械图纸。而书中对其机械结构的详细记录，也为现代人复原水运仪象台提供了最可靠酌信息。

水运仪象台集多项古代中国的“专利技术”于一身：可活动的屋顶是现代天文台活动圆顶的前身;驱动浑仪浑象使其与星空同步运转的装置也与现代天文台的跟踪器械——转仪钟有着类似的作用;“天衡”系统则可能是现代钟表中的“锚状擒纵器”的直接祖先;《新仪象法要》是近代机械制图的鼻祖。

如此之多的技术创新体现了中国古代劳动人民的勤劳智慧和创造精神;同时，今天的科技工作者经过对历代文献的不断研究、考证，才使水运仪象台重见天日。因此，水运仪象台不仅反映了中国古代与现代人民的聪明才智，还对后世的天文观测、计时技术、制图技术都有很大程度的促进，也将激励、鼓舞我们将华夏文明发扬光大。