苏颂:水运仪象台与十一世纪的钟表

苏颂:水运仪象台与十一世纪的钟表
十一世纪的宋朝宰相,造出了带擒纵机构的天文钟,图纸传世至今。

汴梁宫城里的一座三楼木塔

元祐七年(1092)春天,汴京(今开封)皇城里建成了一座高约十二米的木构建筑,分三层:顶层放浑仪观测星空,中层放浑象演示天球旋转,底层藏着一整套用水力驱动的齿轮机构——台上有报木人,到点出来击钟、击鼓、举牌报时。它叫水运仪象台,主持建造的人是时任吏部尚书、崇政殿说书的苏颂。这台机器运转了十几年,靖康之变(1127)金人北掳时毁于兵火,今天没人见过它转起来的样子。但图纸留了下来,这是它比世界上几乎所有同期钟表都幸运的地方。

泉州之外:一个福建人的开封路

苏颂字子容,天圣二年(1024)生于泉州同安(今属厦门),自幼随父在开封为官任上长大,景祐四年(1037)随父迁居润州,后居丹阳。庆历二年(1042)中进士,同榜闽人曾公亮后来也拜相——一榜出两相,宋人传为美谈。苏颂早期履历平淡,外州磨了二十来年,江宁任上与王安石有过交往,后政见渐异,交情也淡了。

他真正的资本是博物。嘉祐年间朝廷修本草,掌禹锡等奉诏撰《嘉祐本草》,苏颂在其中出力甚多,又辑《本草图经》二十卷,把各地绘送来的药材图样集中考订,是中国早期药物图谱的重要一脉。他先后两度出使辽朝,把燕云道上的山川、城邑、方言记成《华戎鲁卫信录》,为宋辽交涉备一手资料。

从一颗齿轮说起

水运仪象台不是灵光一现。此前沈括在司天监修《奉元历》,用浑仪、浮漏实测天象;熙宁年间他又造过一座木构莲花漏并上其法,苏颂正是沿着这条「以漏准天」的路重新设计,向哲宗上《进仪象状》,把历代天文器的得失列了个遍。工程自元祐元年(1086)起步,至元祐七年告成,前后约六年,具体运转机构多赖吏部守当官韩公廉——据载此人通历算,以「勾股法权度轮轴」,与苏颂合作推算出整套传动比。

整套机构的关键是所谓「天衡」,即一组交替开闭的擒纵装置:枢轮受水,轮到一定角度,天衡卡住不放,待水满斗重、扳机释放,轮才转过一辐——把连续水流切成一格一格的等时转动。李约瑟在《中国科学技术史》里直言,这是中世纪欧洲擒纵器的先驱,早于欧洲同类机构一二百年,此说学界多有沿袭,也有学者提醒两者机理并不完全等同。无论怎么定位,把水轮变成等时节拍,确实是十一世纪工程学的硬功夫。

图纸为什么活了下来

绍圣元年(1094),苏颂把仪象台的结构、每根木料的尺寸、每个齿轮的齿数编成《新仪象法要》三卷,附图百余幅。这部书成了水运仪象台唯一系统的原始文献——机器毁了,尺寸还在。二十世纪以来,王振铎据之复原模型,1958年在中国历史博物馆展出;台北、伦敦都有据书复原的展品,台北国立故宫博物院藏有一套运转复制品。研究钟表史的人绕不开这份宋朝的工程图纸,就像研究活字印刷绕不开沈括写毕昇那一条。

晚来的相位与身后

苏颂的晚年官运来得很晚。绍圣元年他拜右仆射兼中书侍郎,与章惇同列宰府,实际居相位不过一年多,以引年求去,以太子少保致仕,此后闲居润、丹之间近十年。徽宗建中靖国元年(1101)五月他病重,御医诊视,卒年七十八(虚岁),谥正简。《宋史》称其「器闳深、学广」,尤精于历法天文之家。这位宰相一生最有名的作品,居然既不是政论也不是诗,而是一座钟和一本图纸——这大概正合他的性情:能画出来的,才说得准。

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