北宋时期诞生的“水运仪象台”不仅是我国古代科学技术的发明创造,更是一个世界科技文明的划时代创举!但是这个实物随着朝代的更迭,早已淹没在时间的长河中。在现代,我国最早研究“水运仪象台”并且发表论文的是清华大学刘仙洲教授。国家有关部门于1958年做成1:5的模型,现存于中国国家博物馆。另外,福建同安县(1988年复制原大的1:8,陈列于苏颂纪念馆)、北京天文台、中国台湾台中自然博物馆(1993年复制)、苏州古代天文计时仪器研究所(1997年复制原大的1/5,现存河南博物院)等也先后制作了按比例缩小的模型。近几十年来,国外也有人研究它,如国际著名研究中国科技史的专家李约瑟博士,也复制了一座模型和一台单独的擒纵机构演示模型,陈列于英国南肯辛顿科学博物馆。
“水运仪象台”被誉称为“世界时钟鼻祖”,为人类作出了巨大贡献,被尊为中国古代第五大发明。中国古代的日晷、水钟、火钟、铜壶滴漏等只能算计时器,而北宋宰相苏颂在1090年制造的水运仪象台不但计时准确,而且有擒纵器,只有擒纵器工作时才会发出嘀嗒嘀嗒的声音,这也就是钟表与计时器的根本区别。瑞士钟表最权威的第一品牌刊物《百达翡丽》也明确无误地承认:“中国宋朝人苏颂在1090年做了‘水运仪象台’,里边装置了全世界第一个擒纵器,欧洲运用这个原理发展钟表,是在中国这个擒纵器问世3个世纪以后的事情。”现在,“水运仪象台”已经出现在全世界很多权威钟表书籍的封面上。英国科技史家李约瑟在他的书中这样写道:“苏颂把钟表机械和天文观察仪器结合以来,在原理上已经完全成功。他比罗伯特·胡克先行了6个世纪,比方和斐(与胡克同被西方认为是天文钟表的发明人)先行7个半世纪。”
尤其值得一提的是,日本精工等公司用了8年和大约6亿日元,成功仿制了“水运仪象台”,并且于1997年3月17日正式对外展出,引起国际计时仪器史学界的极大关注,也令今人能够目睹这一发明的伟大之处。它坐落于日本长野县的“仪象堂”(Gishodo)博物馆,其红色的外表在蓝天、绿树的掩映下,显得更加醒目而神秘。更加重要的是,它不仅是按照实物大小进行完全复原,而且能够经久不息地运转。充分体现了中国北宋时期的科技水平,这是中华民族的骄傲,也是水运仪象台的故乡——开封人民的荣耀。
水运仪象台始末
在北宋统治的168年间,前后颁行了七部历法。熙宁七年(公元1074年),沈括对旧浑仪进行改造,取消白道环,校正浑仪轴,虽取得很大进步,但熙宁八年(公元1075年)颁行的《寿元历》等均不尽人意。沈括上书解释,要求制作精密观测仪器。因为观测数据和推算方法是编制历法准确度的关键,而观测数据的准确度又取决于观测仪器的精度,这是促使苏颂研制水运仪象台的重要原因。
北宋元祐元年(公元1086年),朝廷批准了苏颂制造水运仪象台的报告,向朝廷推荐精通数学运算和天文学的韩公廉等人共同研制。宋元祐三年(公元1088年)5月,苏颂制成了全部仪器的小木样。经过检验之后,在当年的12月又制成了大木样。大木样制成以后,朝廷命令把大木样放置在皇宫内的集英殿,同时又命令翰林学士许将前来鉴定。许将率领水运浑仪所里的天文学者周日严、苗景等人检测了3个多月,认为这台水运仪象台与实际天象是相合的。于是朝廷命令用铜来制造正式的仪器。
苏颂水运仪象台高按宋时木矩尺计算是三丈五尺六寸(约12米),宽两丈一尺(约7米),是一座以水为动力,集浑仪、浑象、报时为一体的,上窄下宽呈长方形的木结构建筑,用木板做台壁,板面画有飞鹤,在当时属大型设备,其中制作浑仪等铸铜件就用了一万多公斤的铜材。由于传动系统复杂,要求动静态平衡及相互配合。既要解决水动力能源,时间显示精度,又要准确调整与天体运行同步。特别是在当时全靠手工制作、装配,其难度是非常大的。