水運儀象台和假天儀

北宋科學家蘇頌主持建造的兩件有機械操縱的大型天文儀器。中國遠在漢唐﹐曾製造利用水力激轉水輪帶動渾象的天文儀器。到宋代﹐蘇頌在汴京(今河南開封)建成水運儀象台和假天儀各一種。宋代以前的創製﹐由於文獻不足﹐原物無存﹐而蘇頌的創製雖然也遭到同樣的命運﹐卻因著有專書得以傳世。
水運儀象台的設計蘇頌在設計之初﹐首先是羅致人才﹐訪問到有機械工程技術的韓公廉﹐啟奏錄用。並組織天文研究機關太史局中能勝任的星官和年輕生員﹐通力合作﹐從宋哲宗元佑元年(1086)開始設計﹐到元佑三年﹐先後製成小樣﹐並完成大木作的工程。紹聖元年至三年(1094～1096)﹐撰成《新儀象法要》。該書圖文並茂﹐有工程圖﹑星圖等六十三種﹐從而保存了全部做法﹐同時也反映了宋代工藝科學水平。
根據1958年和1962年復原這二種儀器模型的認識﹕水運儀象台總體高度為十二米強﹐台基正方形﹐底層前後設門戶﹔後門內為一組用一人搬轉水車﹐提水注入漏壺﹐保持漏壺水的衡定流量﹐使壺水流嘴注入大樞輪輞上的水戽。在樞輪上和壺架旁裝有一組為近代鐘錶中擒縱器的機械﹐用來控制樞輪﹐做間歇的運轉﹐水戽總計三十六個。根據模型(五比一)初步試驗﹐每二十五秒鐘﹐落水一戽﹐一刻鍾樞輪轉一周﹐二十四小時﹐轉九十六周。底層前門內(南向)裝有多層僅具立面的更樓﹐樓的後面裝有如走馬燈的機輪﹐用以報時。機輪四圍﹐分層掛有小木人並裝有箭籌拔子﹐從鐘樓立面各層門內﹐可窺見指示時間的小木人所持的時辰牌﹐樓後並設有活臂小木人﹐按時擊鐘鼓。台的中層設渾象一座﹐在台的頂層置有渾儀﹐儀上木屋頂板可以開合﹐以備觀測全台的運動﹐是以底層大樞輪的輪軸﹐以間歇運轉傳動齒輪﹑機軸﹑凸輪﹑拔子等﹐帶動機輪﹑渾象﹑渾儀﹑望筒等全台設備﹐按時運轉。
假天儀的創造據《玉海》卷四《天道儀象》條引《通略》﹐記蘇頌等當時曾受渾儀小樣的啟發﹐製成一種表演天體運行的儀器﹐即今所謂假天儀。它是模仿渾象的球體﹐在球面上“因星鑿竅”﹐球面設門﹐人座球中﹐自動搬轉球體﹐任意觀察星宿出沒和中天。這種供表演的儀器﹐歐洲是在公元1644年由科特爾普製造﹐贈於俄國彼得大帝。該儀現存列寧格勒陳列館。當代的歐洲科技史學家﹐都認為蘇頌等人的創造﹐是歐洲天文鐘和假天儀的先驅﹐早於西方數百年。
蘇頌(1020～1101)﹐泉州南安(今屬福建)人。他和王安石同榜進士登第﹐為歐陽修所賞識。任館閣校勘九年﹐博覽秘閣藏書﹐能記誦默寫。他治學主張“探源綜妙”﹐“驗之實事”。晚年執朝政七年﹐迴避當時政爭﹐而潛心天文﹑格致﹑本草等學﹐成為宋代傑出的科學家之一。封魏公﹐故稱蘇魏公。有文集《蘇魏公集》傳世。其子蘇象先錄其平日談話﹐為《丞相魏公譚訓》。