水運(yùn)儀象臺(tái)：舉全國(guó)之力的大科學(xué)裝置

古代的天文儀器誕生于簡(jiǎn)陋的條件,，其中,，蘊(yùn)含著很多創(chuàng)新思維和方法，能夠?yàn)槲覀兘裉斓目茖W(xué)活動(dòng)提供啟迪和啟發(fā),。

先來(lái)說(shuō)水運(yùn)儀象臺(tái),。

水運(yùn)儀象臺(tái)于1092年（北宋年間）落成。它是一個(gè)國(guó)家工程,，由當(dāng)時(shí)的宰相蘇頌主持建造，從全國(guó)各地邀請(qǐng)了很多精通天文,、歷算,、機(jī)械的儒士畫(huà)圖設(shè)計(jì)，具體工程由各地的能工巧匠（包括木匠,、銅匠等）一起完成,。所以說(shuō)，這是一個(gè)中國(guó)古代比較罕見(jiàn)的儒士和工匠合二為一的一個(gè)工程技術(shù)的典范,。

水運(yùn)儀象臺(tái)。

水運(yùn)儀象臺(tái)是一個(gè)臺(tái)體,，通高12米,，底部是一個(gè)正方形，寬7米,，分3層,。最上層是渾儀（左上圖，也叫渾天儀）,，你可以把它想象成一個(gè)沒(méi)有鏡片和鏡頭的望遠(yuǎn)鏡,，用一個(gè)窺管能精確地看到某顆星，圓環(huán)上密密麻麻刻著刻度,，可以讀數(shù),。中間一層是一個(gè)大圓球，叫渾象,，類似于現(xiàn)在天文館的天象演示,。

古代也需要天象演示，白天看不見(jiàn)星星,，晚上天氣不好時(shí)也會(huì)看不見(jiàn)星空,，如何知道哪顆星上中天？通過(guò)渾象,。北宋的這個(gè)渾象上面密密麻麻刻著1400多顆恒星的位置,，而且通過(guò)下面的水輪機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)它，能夠在24小時(shí)（一晝夜）緩緩地轉(zhuǎn)一周，模擬星辰的東升西落,，非常精準(zhǔn),。下層既是一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，也是一個(gè)報(bào)時(shí)系統(tǒng),，一層一層的木人,，木人手里拿著牌子，木人手里敲鐘,、敲鑼或敲鈴鐺,，就像現(xiàn)在的報(bào)時(shí)鐘表。

水運(yùn)儀象臺(tái)今人復(fù)原的內(nèi)部結(jié)構(gòu),。

這是水運(yùn)儀象臺(tái)今人復(fù)原的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過(guò)往里面注水,，水滿了之后“咔噠”一下,，然后下一個(gè)空的水斗落下來(lái)，再注滿水“咔噠”一下,，不要小看這一咔噠一咔噠,，它把均勻穩(wěn)定的水流切分成一個(gè)一個(gè)等時(shí)的時(shí)間間隔，通過(guò)齒輪的咬合,，可以把時(shí)間間隔縮得任意小,，15分鐘也可以，1分鐘也可以,。所以,，這是世界上最早的擒縱器。

除了這些,，水運(yùn)儀象臺(tái)是一個(gè)技術(shù)集成的典范,。里面有如此多精巧的機(jī)構(gòu)，其實(shí)很多來(lái)自民間智慧,。比如擒縱器,，就來(lái)自中國(guó)傳統(tǒng)民間的灌溉工具——筒車，里面的齒輪齒條也來(lái)自于很多灌溉工具,。所以說(shuō),，這個(gè)水運(yùn)儀象臺(tái)不但是一個(gè)大科學(xué)工程，也是一個(gè)高度集成的工程,。

為什么說(shuō)是大科學(xué)工程,？造水運(yùn)儀象臺(tái)花了5萬(wàn)貫錢，相當(dāng)于北宋政府年度財(cái)政收入的千分之一,。千分之一是什么概念,？中華人民共和國(guó)2017年政府年度財(cái)政收入是17萬(wàn)億人民幣，千分之一就是170億人民幣。咱們中國(guó)近些年來(lái)最大的天文工程,，就是在貴州的FAST,，我查了一下它的造價(jià)是12億人民幣,，投資強(qiáng)度相當(dāng)于千分之零點(diǎn)零七,。可以說(shuō),，水運(yùn)儀象臺(tái)當(dāng)時(shí)真是舉全國(guó)之力,。

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