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新儀象法要譯注 版權(quán)信息
- ISBN：9787532546534
- 條形碼：9787532546534 ; 978-7-5325-4653-4
- 裝幀：暫無
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
新儀象法要譯注 節(jié)選
《新儀象法要》(以下簡稱《法要》)是我國宋代大科學(xué)家蘇頌
(1020—1101)為其主持創(chuàng)制的“水運(yùn)儀象臺”而編寫的儀器構(gòu)造及使用
說明書。全書共三卷，書首列有“進(jìn)狀”一篇，上卷自“渾儀”至“水趺”
共十七圖，中卷自“渾象”至“冬至?xí)灾行菆D”共十八圖，下卷自“儀象
臺”至“渾儀圭表”共二十五圖。圖后各有說明。此書曾收入《四庫全
書》。它文字雖不多，卻是我國十一世紀(jì)前天文學(xué)偉大成就的巡禮，是
中國古代天文儀器制造技術(shù)的展覽，同時(shí)也反映了古代在靜力學(xué)、動力
學(xué)、光學(xué)、數(shù)學(xué)、機(jī)械制造學(xué)和自動控制等許多領(lǐng)域的輝煌成果。
天文學(xué)是自然科學(xué)中發(fā)展*早的一門學(xué)科。中國古代天文學(xué)所
取得的許多具有中華文化特色的成果，在世界科技史上，曾長期處于
領(lǐng)先的地位。例如，它建立了一種有天極的赤道坐標(biāo)系；提出了一種
早期的無限宇宙概念；發(fā)展了數(shù)值化天文學(xué)和星表；持續(xù)長時(shí)間正確
記錄了星體觀測現(xiàn)象；特別是相應(yīng)研制了一批水平甚高的天文儀器，
它使得“中國天文學(xué)在整個科學(xué)史上所占的位置，應(yīng)該比科學(xué)史家通
常所給與它的重要得多”。(《中國科學(xué)技術(shù)史》天學(xué)卷)
天文儀器的使用，我國很早就已經(jīng)開始，代代相傳，并由官方天
文人員嚴(yán)加監(jiān)護(hù)保密。宋代蘇頌所主持研制的水運(yùn)儀象臺，于宋元
祐元年(1086)開始設(shè)計(jì)，建成于元j；占三年(1088)。他所撰寫的《新
儀象法要》(1093—1096)，作為水運(yùn)儀象臺的設(shè)計(jì)說明書，介紹了十
一世紀(jì)我國天文學(xué)和技術(shù)科學(xué)的偉大成就與反映當(dāng)時(shí)技術(shù)科學(xué)的驚
人發(fā)展水平，是我國現(xiàn)有*早、*詳細(xì)的天文儀器專著，特別珍貴的
是書中附有豐富的附件及零件圖，使后人可以據(jù)此對水運(yùn)儀象臺本
身有較為全面的了解和認(rèn)識。
一、水運(yùn)儀象臺反映了我國古代天文儀器研制工作的*高成就
水運(yùn)儀象臺的定名，有過一番曲折。蘇頌本來就稱其新制的天文
儀器為“水運(yùn)儀象臺”，但當(dāng)時(shí)一些官員根據(jù)“五德終始”的學(xué)說，認(rèn)為
宋朝是“以火德王”的，水能克火，因而斷言此名對于國家不利，主張改
名，差點(diǎn)引起政治風(fēng)波，*后“水運(yùn)”兩字只得取消，而名“新儀象”，后
人才又核定恢復(fù)使用原來這個名字。這臺天文儀器，把渾儀、渾象和報(bào)
時(shí)裝置組合為一體，并以水力驅(qū)動，通過多級齒輪傳動系統(tǒng)，使各機(jī)構(gòu)
運(yùn)轉(zhuǎn)，并保持與天體運(yùn)動步調(diào)一致，因此加上“水運(yùn)”二字是必要的。
古代有些天文學(xué)家對渾儀、渾象、報(bào)時(shí)機(jī)構(gòu)和水運(yùn)系統(tǒng)，曾將他
們單獨(dú)制造使用或部分組合使用，但都未將這樣多的功能和機(jī)構(gòu)組
合成為一個整機(jī)；雖也有人做過這方面的嘗試，但只留下簡略的記
述，而沒有具體的圖紙和實(shí)物。
蘇頌是從事于將多種儀象組合于一臺儀器中的實(shí)踐者。他認(rèn)真
地吸收各家之長，加以創(chuàng)新和綜合，在報(bào)時(shí)裝置上汲取了北宋初年天
文學(xué)家張思訓(xùn)的太平渾儀的結(jié)構(gòu)并作了改進(jìn)；水運(yùn)推動系統(tǒng)采用了
漢代張衡的“漏之轉(zhuǎn)之”原理，以及以后各個朝代水運(yùn)緯天的“注水激
輪”裝置；在機(jī)械結(jié)構(gòu)上，又采用了民間使用的水車、簡車、桔槔、凸輪
和天平杠桿等機(jī)械原理，遂將觀測、演示和報(bào)時(shí)裝置集中起來，組成
了一個自動化的天文臺。
首先，水運(yùn)儀象臺的天衡系統(tǒng)是現(xiàn)代鐘表的先驅(qū)。
由漏壺恒壓頭、恒流量和恒流速的水力推動的有30個水斗和勾
狀鐵撥子的“樞輪”，經(jīng)過“天衡”系統(tǒng)的控制減速，呈恒轉(zhuǎn)速輸出。
這種“天衡”系統(tǒng)對“樞輪”的控制，與現(xiàn)代鐘表的部件“錨狀擒縱器”
作用原理基本相同。英國著名科學(xué)史家李約瑟博士在深入研究之
后，改變了他過去的觀點(diǎn)，在《中國科學(xué)技術(shù)史》中說：“我們借此機(jī)會
聲明，我們以前關(guān)于‘鐘表裝配……完全是十四世紀(jì)早期歐洲的發(fā)
明’的說法是錯誤的，使用軸葉擒縱器重力傳動機(jī)械時(shí)鐘是14世紀(jì)
在歐洲發(fā)明的。可是，在中國許多世紀(jì)之前，就已有了裝有另一擒縱
器的水力傳動機(jī)械時(shí)鐘。”
其次，水運(yùn)儀象臺的傳動系統(tǒng)是現(xiàn)代天文臺跟蹤機(jī)械——轉(zhuǎn)儀
鐘的雛型。
水運(yùn)儀象臺的觀測渾儀，其“天運(yùn)環(huán)”是由恒轉(zhuǎn)速的“樞輪”經(jīng)過
齒輪系統(tǒng)的換向和變速驅(qū)動的，轉(zhuǎn)速有一套調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可使渾儀的四
游儀窺管隨天體運(yùn)轉(zhuǎn)。這與現(xiàn)代轉(zhuǎn)儀鐘控制的天體望遠(yuǎn)鏡隨天體轉(zhuǎn)
動一樣。
再次，水運(yùn)儀象臺的活動屋板是現(xiàn)代天文臺圓頂?shù)淖嫦取?br />
蘇頌水運(yùn)儀象臺頂端有九塊活動屋板，可防雨雪淋蝕，又可根據(jù)
需要自由打開進(jìn)行觀測，這種活動屋頂目前各國天文臺已普遍采用，
而水運(yùn)儀象臺是世界上*早可自由啟閉屋頂?shù)奶煳呐_觀測室。
蘇頌創(chuàng)造了古代天文儀器的*高成就，同時(shí)代的渾儀沒有他的渾
儀先進(jìn)，金人攻下汴京，曾將蘇頌的渾儀掠走，但到建炎元年(1127)渾
儀運(yùn)回中都后，時(shí)人竟然不會安裝。南宋定都臨安，也想再造渾儀，把
蘇頌的學(xué)生袁惟幾和蘇頌子孫找到杭州，但他們也無法掌握蘇頌渾儀
的繁難結(jié)構(gòu)和高超技術(shù)，而不能復(fù)制。再后來由于鑄鋼技術(shù)的發(fā)展及
看法的改變，再也沒有看到有關(guān)復(fù)原水運(yùn)儀象臺的記載。
二、《新儀象法要》對世界科技的巨大貢獻(xiàn)
《新儀象法要》是一部具有世界意義的古代科技著作。這部不足
三萬字的著作，記下了中華民族古代的許多光輝成果，其中有世界上
*早的機(jī)械鐘表的錨狀擒縱器；它記錄的游儀窺管隨天體運(yùn)動，是現(xiàn)
代天文臺的跟蹤機(jī)械——轉(zhuǎn)儀鐘的雛型；它記錄的水運(yùn)儀象臺觀測
室活動屋板，是現(xiàn)代天文臺圓頂?shù)淖嫦取４送猓藭為我們留下天
文儀器和機(jī)械傳動的全圖、分圖、零件圖五十多幅，繪制機(jī)械零件一
百五十多種，這是我國也是世界上保存至今的*早、*完整的機(jī)械圖
紙。正是由于這些圖紙保存至今，現(xiàn)代學(xué)者才得以進(jìn)行研究，王振
鐸、李約瑟才分別復(fù)原出水運(yùn)儀象臺！缎聝x象法要》中的“蘇頌星
圖”也是一項(xiàng)重要的天文學(xué)成就，它是存于國內(nèi)的*早的全天星圖。
蘇頌在《法要》中繪制的大量圖樣中，包含水運(yùn)儀象臺全部設(shè)計(jì)圖
共四十七幅，各圖均繪制精細(xì)，線條均勻，清錢曾《讀書敏求記》評論說：
“圖樣界劃，不爽毫發(fā)。”這些設(shè)計(jì)圖中，包括了總裝圖、部件裝配圖和圖
樣說明，確定了零件的結(jié)構(gòu)、相對位置、連接方式、傳動路線和裝配關(guān)
系，體現(xiàn)出水運(yùn)儀象臺的總體設(shè)計(jì)思想。還繪有直接指導(dǎo)零件制作和
檢驗(yàn)的零件圖，因此它是水運(yùn)儀象臺施工制造的重要技術(shù)文件。
在設(shè)計(jì)圖的畫法上，有些比較簡單的零部件，蘇頌采用正視圖，依
據(jù)物體的形狀繪成單面圖，如“天常單環(huán)”等。另有不少圖是采用軸側(cè)
圖的畫法，如“渾儀”“天池”等等。其圖樣系統(tǒng)與畫法關(guān)系見圖一。
從圖樣系統(tǒng)可以看出，《法要》的設(shè)計(jì)圖樣已接近現(xiàn)代假想拆除
部件、零件的表云方法，也接近現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)與施工的要求。有些零
件圖為了節(jié)約幅面，直接繪在裝配圖上，如“天轂圖”等。
作者在圖樣兌明中，不僅清楚地注明了零件尺寸。還清楚地注
明了裝配方法。總裝圖和零部件圖上還注明了部件的名稱，其中有
的零部件又有專門的零件圖。依照舊例，所有的圖樣上都沒有直接
注明尺寸，而是寫于文字說明中，這可以作為制作時(shí)的尺寸依據(jù)，并
且無損于圖形的大小及繪圖的準(zhǔn)確度。因?yàn)闀械母鞒叽缑Q已有
特定的概念，通常使用的有直徑、長、寬(闊)、高、厚等等。
圖線方面，《法要》和宋代其它科技著作中的圖樣一樣，一般采用
一種線型——實(shí)線，且繪制線條規(guī)整，采用單線勾勒，依靠界尺作線，
足以表現(xiàn)物體節(jié)輪廓和質(zhì)感！斗ㄒ烦詫(shí)線制圖外，有時(shí)為了強(qiáng)
調(diào)和突出某一部分零件的形狀，還采用大塊涂黑的方法，使部件更加
清晰，如卷中的“渾象赤道牙”、卷下的“水運(yùn)儀象臺”、“運(yùn)動儀象制
度”、“木閣”、“晝夜機(jī)輪”、“天輪”、“撥牙機(jī)輪”、“晝時(shí)鐘鼓輪”、“報(bào)
刻司辰輪”、“木閣第四、五層”、“夜漏司辰輪”、“樞輪”、“鐵樞輪軸、
天柱、天轂”、“天池平水壺”、“天衡”、“升水上下輪”、“河車天河”、
“渾象天運(yùn)輪”等共達(dá)十八幅，均采用了這種表達(dá)方法。王振鐸先生
在復(fù)原“水運(yùn)儀象臺”后指出：“經(jīng)過反復(fù)實(shí)踐的證明，圖中的一點(diǎn)一
線都是有著它的意義，絕不是信筆拈來，任意揮毫的。……只要根據(jù)
術(shù)語用詞、數(shù)字計(jì)算和繪圖特征上的規(guī)律，將這三個條件統(tǒng)一起來，
就能制出符合原物的復(fù)制品來。”
《法要》圖樣文字說明的內(nèi)容完備，不但包括每一零部件名稱、尺
寸等，還包括了制作零件的材料、工藝和裝配方法、技術(shù)說明等，具備了
應(yīng)有的技術(shù)事項(xiàng)，難能可貴。蘇頌在書中雖然遺漏了一些重要的數(shù)字
和尺寸，如臺的總體高度、個別點(diǎn)輪的點(diǎn)數(shù)、樞輪運(yùn)轉(zhuǎn)的周數(shù)、漏壺的恒
定流量，有些細(xì)節(jié)還互有出入，但只要知道了它的基本運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律和已經(jīng)
掌握了的多數(shù)計(jì)算數(shù)字，還是可以推算出遺漏及矛盾之處的。
宋代工程圖上的文字，書寫整齊渾樸，圖面美觀，豐#列整齊，是我
國工程制圖所用字體的典范。宋版書字體對后世各科印刷字體有巨
大影響，這從《法要》中當(dāng)可看出。《法要》的文字、圖樣大小變化，安
排頗為得當(dāng)。
古代工程制圖多從視感出發(fā)，特別是從經(jīng)常觀察的角度看物件。
《法要》中的圖樣在幅面上的安排一般是平衡的、穩(wěn)定的，比例恰當(dāng)，
部分結(jié)構(gòu)和整體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)相一致，疏密適度。
《法要》圖樣安排的位置也是合適的，可以完整、清晰地表達(dá)物體
形狀。圖形一般繪制在圖面的稍下方，圖樣的名稱位于圖的上方，零
部件的名稱則注于其中或其側(cè)，給人以穩(wěn)重而舒展的美的感受。這
和宋代繪畫藝術(shù)的巨大成就是分不開的。
制圖源于繪畫，《法要》反映出宋代的工程制圖已與繪畫色彩脫
離，已從過去那種半經(jīng)驗(yàn)、半直觀階段向著專業(yè)化、科學(xué)化的方向發(fā)
展，成為一門獨(dú)立的科學(xué)技術(shù)，自立于我國古代的科學(xué)技術(shù)之林。在
機(jī)械制圖發(fā)展過程中，《法要》的圖樣達(dá)到了很高水平。
在《法要》中，蘇頌為我們留下的星圖有：“渾象東北方中外官星
圖”(I)、“渾象西南方中外官星圖”(Ⅱ)、“渾象禁微垣星之圖”
(Ⅲ)、“渾象南極星圖”(Ⅳ)、“渾象北極星圖”(V)、“四時(shí)昏曉加臨
中星圖”、“春分昏中星圖”、“春分曉中星圖”、“夏至昏中星圖”、“夏
至?xí)灾行菆D”、“秋分昏中星圖”、“秋分曉中星圖”、“冬至昏中星圖”、
“冬至?xí)灾行菆D”計(jì)十四幅。
在蘇頌以前，星圖的畫法有以下三種：
圓圖法：它是以天北極為中心，以各恒星的去極度(某天體距北極
的緯度)和入宿度(即某天體與它所在宿的距星在赤道上的距離，用
“度”表示)為坐標(biāo)量的極坐標(biāo)式星圖。對這一畫法，蘇頌做了相當(dāng)中
肯的評價(jià)：“圓圖視天極(按：北極)則親，視南極則不及。”“近北，星頗
合天形；近南，星度當(dāng)漸狹則反闊矣。”(《新儀象法要》卷中)認(rèn)為依圓圖法，
對于北極附近的恒星的相對位置失真較小，但離開北極越遠(yuǎn)，恒星相對
位置的失真也越大，特別是過了天球赤道以后，變形則更大，以致造成
恒星間的間距理當(dāng)漸小，而在星圖上則表現(xiàn)為漸大的不良效果。
橫圖法：它是以去極度為縱坐標(biāo)，二十八宿為橫坐標(biāo)的直角坐標(biāo)
式星圖，縱坐標(biāo)的零點(diǎn)即為赤道。對此，蘇頌亦有極得當(dāng)?shù)脑u述：“橫
圖視列舍則親，視兩極則疏”，“去兩極星度皆闊，失天形矣。”(同上)即
依橫圖法，對于赤道附近的恒星的相對位置表達(dá)得比較好，但越接近
兩極，失真越大。
圓一橫圖結(jié)合法：它把北極周圍紫微垣附近的恒星畫成圓圖，又
把赤道兩側(cè)的恒星畫成橫圖，即取圓圖、橫圖兩種畫法的優(yōu)點(diǎn)，從而
較好地克服了星形較大失真的弊病。這種畫法*早出現(xiàn)于唐初，著
名的“敦煌星圖”就是依據(jù)此法繪成。
蘇頌**組星圖的畫法采取的就是圓一橫圖結(jié)合法，(Ⅲ)為圓
圖，(I)(Ⅱ)為橫圖。顯然，蘇頌是繼承了前人的成果，但是，星圖
的繪制已遠(yuǎn)較“敦煌星圖”精致，而且更具連貫性和系統(tǒng)性的特點(diǎn)。
這一組星圖的繪制方法已與現(xiàn)代星圖的繪法相當(dāng)接近。
第二組星圖的畫法，則是蘇頌的新發(fā)明，它可稱為雙圓圖法。
“今仿天形為覆仰兩圓圖。以蓋言之，則星度并在蓋外，皆以圖心為
極。自赤道而北，為北極內(nèi)官星圖；赤道而南，為南極外官星圖。兩
圖相合，全體渾象，則星宮闊狹之勢與天吻合，以之占候，則不失毫厘
矣。”(同上)即把天球沿赤道攔腰截?cái)啵謩e以南、北極為中心，以圓圖
法繪成兩個圓圖，從而消除了單一的圓圖造成的星度當(dāng)狹而反闊的
現(xiàn)象，確為一種減小失真的好方法，這是星圖繪制中的一項(xiàng)新成就。
“蘇頌星圖”是目前保存在國內(nèi)的*早全天星圖。在蘇頌之前的
全天星圖，保存下來的還有一幅唐代“敦煌星圖”，現(xiàn)存?zhèn)惗夭┪镳^，斯
坦因編號Ms3326。“蘇頌星圖”比“敦煌星圖”更細(xì)致、更準(zhǔn)確。“敦煌
星圖”繪星1350顆，“蘇頌星圖”繪星1464顆；“敦煌星圖”還是依據(jù)
《禮記·月令》的資料，并非實(shí)測，而“蘇頌星圖”是根據(jù)北宋時(shí)期的實(shí)
測繪制；“敦煌星圖”是從玄枵開始，按十二次的順序作不連續(xù)排列，中
間夾以文字說明，有關(guān)分野問題是不科學(xué)的；“蘇頌星圖”從角宿開始，
按二十八宿順序，作連續(xù)排列，有關(guān)分野等不科學(xué)成分已完全消除。
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