水运仪象台

水运仪象台水运仪象台结构示意图水运仪象台顶端浑仪模型水运仪象台中部浑象模型水运仪象台底部报时装置模型拆开任何一只现代机械钟表，都能看到内部大大小小互相啮合的齿轮，它们是由力学原理构建的机械装置。假如以这种狭义的“机械”概念衡量，中国古代圭表、日晷、漏刻等计时工具都不能称为机械装置。中国古代真正意义上的机械钟只有宋代建筑的水运仪象台。水运仪象台由苏颂(1020—1101)和韩公廉(生卒年不详)等人设计建筑，完成于北宋元祐三年(1088年)。它不仅是一只机械钟，依旧一件将浑仪、浑象和报时装置集合在一起的大型天文仪器。据文献记载，水运仪象台高约12米，宽约7米，外形上狭下宽。仪象台共分三层，以扶梯上下。底层用于安放水力驱动系统和昼夜报时系统。动力系统的核心是枢轮和天柱，水能通过一级级的齿轮传递，分别用于带动浑仪、浑象和报时装置。每到一定时刻，报时装置中的木人都会击鼓和指示时间。水运仪象台的第二层用于放置浑象。浑象是一种用于演示的天文仪器，表面刻有恒星及其方位。浑象中间赤道带上装有齿牙，齿牙与天柱上的天轮相接，带动浑象旋转。水运仪象台第三层上建有一个板屋，屋内安放一架浑仪。浑仪也通过齿牙和天柱上轮相接，通过天柱获得旋转动力。值得一提的是，板屋顶板是活动的，观测时能够摘除，这种设计堪称现代天文望远镜活动屋顶的先驱。水运仪象台建成约40年后，北宋灭亡，都城汴梁被金兵攻陷，水运仪象台也随之被毁。南宋时期，曾多次试图重建，但均以失败告终。目前，国内外已有一些机构和博物馆依照历史文献复原出了水运仪象台模型或等大的复制品，但都未能重现它的所有功能。水运仪象台是中国古代科技史上的一项非凡创举，它驱动系统中的天衡装置与欧洲17世纪出现的锚状擒纵器在设计原理上特别相似，以至于闻名学者李约瑟(1900—1995)认为水运仪象台“可能确实是欧洲中世纪天文钟的直截了当祖先”。