字载匠心｜浑天仪：凝集古人探究世界的才智

  “浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡子中黄，孤居于内。”东汉科学家张衡曾以如此生动的比方来描绘世界，并制造了一台浑天仪来演示“浑天说”。由“浑天说”衍生出来的古代地理仪器可分为两种——浑仪和浑象，浑仪是丈量星体坐标的仪器，浑象则用来演示星体作业。

  在故宫博物院“百年看护——从紫禁城到故宫博物院”展览第三单元，一件精巧的银镀金浑仪有目共睹。这件浑仪为清康熙年间钦天监官员、比利时人南怀仁制造，其3层环架组合、上圆下方的造型，为我国传统浑仪的方式，而刻度和规划原理则选用了西方法度和托勒密的地心说，是中西科技交融的产品。

  从张衡制造的浑天仪，到北京古观象台上的清代天体仪、玑衡抚辰仪等，我国古代浑天仪的创制、开展凝集了古人探究世界的才智，展现了中华文明的宏阔气度与探究立异的精力。

  “浑天说”是我国古代的一种世界模型，以为天是一个圆球，像鸡蛋壳相同包裹着大地，大地就像蛋黄，居于其间，日月星辰附在“天壳”上，“天壳”一昼夜绕地转一圈，日月星辰随之东升西落。

  早在西汉学者扬雄的《法言》里，就记载了关于浑天说的仪器：“或问浑天，曰：落下闳营之，鲜于妄人度之，耿中丞象之”。北京地理馆古观象台研讨员王玉民和记者说，此句粗心是，有人问浑天是怎么回事，回答说：落下闳（汉武帝时期地理学家）营建了仪器，鲜于妄人（汉昭帝时期主历使者）做丈量，耿寿昌（汉宣帝时期大司农中丞）用仪器形象地表现了“浑天说”。

  东汉时期，张衡制造了一台浑天仪，并著有注文传世。据记载，浑天仪的主体是直径四尺六寸的铜球，球面标出星官、黄道、赤道等，运用安稳的漏壶流水，经过齿轮传动设备推进铜球均匀绕极轴旋转，来模仿星体东升西落。由于它是靠漏壶的水推进作业的，后世也称它为“漏水转浑天仪”。

  “这是有清晰记载的世界上第一台主动演示日月星辰作业的仪器，也是‘浑天仪’这个名词第一次正式出现。”王玉民说。

  《晋书·地理志》将张衡制造的浑天仪称为“浑象”，并记载了东汉末年陆绩所造的浑象。后世学者制造了不少类似的仪器，现代的地理学史研讨者将它们统称为浑象。

  《春秋文耀钩》云：“唐尧即位，羲和立浑仪。”可见这种仪器有着悠长的前史。

  史书中最早有具体结构记载的浑仪是由东晋十六国时期前赵史官丞孔挺制造的。据《隋书·地理志》记载，它有两层环圈，外层环包含地平环、赤道环和子午双环，内层包含可绕南北轴滚动的赤经双环及里边可照准星体的“衡”。

  唐初，地理学家李淳风创制了一台新式浑仪，在本来的两层环圈之间增加了一层，包含赤道环、黄道环、白道环，史书称之为“浑天黄道仪”。后世所制浑仪结构多与之相仿，依据观测需求增加或削减环圈。

  北宋元祐年间，地理学家苏颂、韩公廉等人在汴京（今河南开封）制造出水运仪象台。它是一座上窄下宽、底座为方形的木结构高台修建，高约12米，上下分3层。上层置有浑仪，中层有浑象，基层有报时设备和动力机械，由水力驱动，集天体观测、天象演示和报时功用于一体。水运仪象台反映了11世纪我国地理学和机械制造的领先水平，其传动系统中的设备与近代机械挂钟的核心部件擒纵器类似，英国学者李约瑟以为它可能是欧洲中世纪地理钟的先人。

  惋惜的是，这台出色的科学仪器毁于烽火。所幸苏颂撰写了《新仪象法要》一书，记叙了水运仪象台的作业原理、具体刚好与结构。国内外学者曾依照此书，对宋代水运仪象台进行拷贝。经过多年研讨，开封市博物馆拷贝出1∶1、彻底靠水作业的水运仪象台，再现了这台雄伟的机械设备。

  浑仪的环圈彼此交织，会导致部分天区被遮挡而观测不到，元代科学家郭守敬将浑仪分解为彼此独立的赤道和地平设备，并去掉黄道坐标环及有关部件，制成“简仪”。简仪结构相对比较简单，更便利观测，其选用的赤道设备是我国古代地理仪器的一大创造，比丹麦地理学家第谷创造的功用类似的仪器早了近300年。简仪中还运用了滚柱轴承，据地理学家李鉴澄考证，这是世界上最早在地理仪器中运用滚柱轴承的实例。

  我国农耕文明源源不绝，地理历法是农业社会生产日子的重要依据，历朝历代都十分重视仰观天象、治历明时。古代地理台上陈设的浑仪、浑象等仪器，体量巨大，制造讲究，可谓国之重器。

  现存最陈旧的浑仪坐落江苏南京紫金山地理台上，为明正统年间制造，距今有500多年前史。与之并排的简仪亦是正统年间所制，为郭守敬简仪的拷贝品。它们造型严肃，纹饰精巧，选用龙柱与云柱支撑，气势雄伟。这两架仪器原列于北京古观象台，抗战时期，为防日军抢掠，将它们运至南京。

  北京古观象台上现存8架清代大型青铜地理仪器，包含天体仪、赤道经纬仪、黄道经纬仪、地平经仪、象限仪、纪限仪、玑衡抚辰仪、地平经纬仪。

  天体仪为清康熙年间新制六仪中的浑象，因其重要的标志效果，被誉为“诸仪之统”。这架天体仪是我国古代仅有存世的大型浑象，由南怀仁于1673年规划制造。

  玑衡抚辰仪是乾隆命钦天监依照浑仪的形制、西法的刻度铸造的一架新仪器，重5145千克，高3.379米。这也是我国古代最终一架大型青铜仪器。

  故宫博物院研讨馆员徐婉玲介绍，清宫将地理仪器视作礼器，一些小型地理仪器陈设于室内或宫殿外，表现敬天法祖的理念。乾隆二十四年（1759年）编纂的《皇朝礼器图式卷三·仪器类》收录了几十件地理仪器，其间既有古观象台上陈设的天体仪、玑衡抚辰仪等，也有藏于清宫的浑天合七政仪、三辰仪等。

  乾隆九年（1744年）制造的铜镀金三辰仪是玑衡抚辰仪的五分之一模型。它经过测日、月、星的运动改变而求得时间，还能够丈量天体的赤道经纬度。三辰仪做工精巧，装备了用于校准水平与笔直方位的水槽与坠子，下方的盒中还存有清代科学家何国宗写的运用说明书——《三辰仪说》。

  乾隆年间造办场所制的金嵌珍珠天球仪是一件华美绝伦的艺术珍品。天球外表镶嵌了数千颗珍珠，代表天上的繁星。天空中肉眼可见越亮的星，镶嵌的珍珠越大。九龙盘绕的纯金支架支撑着球体，下置四兽足基座，座上有东、南、西、北四字，并在座心安装了罗盘。天球仪内部还有机械设备，滚动钥匙后能够演示天象作业。此器是撒播至今仅有以黄金制成的天球仪模型，其礼制含义大于实用功用。

  “‘百年看护’展中精选了几件清代地理仪器，如浑仪、简平星盘仪、新法地平日晷等。它们不只表现了中华文明的赓续，也反映了中西方文明的沟通。”徐婉玲说。清康熙银镀金浑仪的中心嵌一个小地球，上刻有“亚细亚”“欧罗巴”等大洲的称号。这件浑仪能够演示日月交食之成因，推进了西方地理常识在我国的传达。

  与银镀金浑仪并排展现的《母财如目的轴》为清代画家汪承霈所绘，取意乾隆诗句“母财万物同满意”“四极元功播瑞符”，以标志世界四极的浑仪为中心，还绘有花瓶、九朵菊花、满意、铜盂、万字符、摇晃鼓等。“器物与图画彼此照应，一起表达了‘太和充溢’的主题。中华文明海纳百川、生生不息，在与其他文明的沟通互鉴中出现出新生机、新气象。”徐婉玲说。

  今日，当咱们欣赏这些古代地理仪器，看到的不只是精深的工艺，更是一代代“张衡”的探究精力。这份探究精力在今世勃发出新的生命力：“天问”勘探器携带着古人对行星的遥想穿越星际，“嫦娥”在月球反面初次留下人类探究的脚印，“我国天眼”（FAST）捕捉着百亿光年外的世界信号……从肉眼观测到深空勘探，变的是东西与标准，不变的是我国人“究天人之际”的执着寻求。