水運儀象臺：舉全國之力的大科學(xué)裝置

古代的天文儀器誕生于簡陋的條件,，其中,，蘊含著很多創(chuàng)新思維和方法，能夠為我們今天的科學(xué)活動提供啟迪和啟發(fā),。

先來說水運儀象臺,。

水運儀象臺于1092年（北宋年間）落成。它是一個國家工程，由當(dāng)時的宰相蘇頌主持建造,，從全國各地邀請了很多精通天文,、歷算、機械的儒士畫圖設(shè)計,，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,，這是一個中國古代比較罕見的儒士和工匠合二為一的一個工程技術(shù)的典范,。

水運儀象臺,。

水運儀象臺是一個臺體,，通高12米，底部是一個正方形,，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沒有鏡片和鏡頭的望遠鏡，用一個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,，白天看不見星星，晚上天氣不好時也會看不見星空,，如何知道哪顆星上中天,？通過渾象。北宋的這個渾象上面密密麻麻刻著1400多顆恒星的位置,，而且通過下面的水輪機構(gòu)來驅(qū)動它,，能夠在24小時（一晝夜）緩緩地轉(zhuǎn)一周，模擬星辰的東升西落,，非常精準(zhǔn),。下層既是一個驅(qū)動系統(tǒng)，也是一個報時系統(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)在的報時鐘表,。

水運儀象臺今人復(fù)原的內(nèi)部結(jié)構(gòu),。

這是水運儀象臺今人復(fù)原的內(nèi)部結(jié)構(gòu),，通過往里面注水，水滿了之后“咔噠”一下,，然后下一個空的水斗落下來,，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一個等時的時間間隔,，通過齒輪的咬合，可以把時間間隔縮得任意小,，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，水運儀象臺是一個技術(shù)集成的典范,。里面有如此多精巧的機構(gòu),，其實很多來自民間智慧。比如擒縱器,，就來自中國傳統(tǒng)民間的灌溉工具——筒車,，里面的齒輪齒條也來自于很多灌溉工具。所以說,，這個水運儀象臺不但是一個大科學(xué)工程,，也是一個高度集成的工程。

為什么說是大科學(xué)工程,？造水運儀象臺花了5萬貫錢,，相當(dāng)于北宋政府年度財政收入的千分之一。千分之一是什么概念,？中華人民共和國2017年政府年度財政收入是17萬億人民幣,，千分之一就是170億人民幣。咱們中國近些年來最大的天文工程,，就是在貴州的FAST,，我查了一下它的造價是12億人民幣，投資強度相當(dāng)于千分之零點零七,?？梢哉f,，水運儀象臺當(dāng)時真是舉全國之力。

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