連西方史學家也讚嘆!這位宋朝科學家繪製的星圖 比文藝復興時期還多400顆

曲相奎 2020年12月02日 07:00:00

宋朝科學家蘇頌(右)與他繪製的〈蘇頌星圖〉(圖片取自中文百科、維基百科)

為了詳細介紹水運儀象臺的設計和建造情況,蘇頌把水運儀象臺的總體和各部件繪圖並加以說明,這就相當於為水運儀象臺做了一本設計說明書。1096年,蘇頌完成了他的《新儀象法要》一書,而此時他已經是76歲高齡的老人了。

 

《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,這是中國,也是全世界保存至今的最早、最完整的機械工程圖。正是由於這些圖紙保存至今,現代學者才得以進行研究,王振鐸、李約瑟才分別復原出水運儀象臺。

 

這部書的首篇是《進儀象狀》,記述造水運儀象臺的緣起、經過,及它與前代類似儀器相比的特點等。正文以圖為主,介紹水運儀象臺總體和各部結構;其中還有唯一的一段不帶圖的文字:「儀象運水法」,講述利用水力帶動整個儀象臺運轉的過程。全書共有圖60種。這些結構圖是中國現存最古老的機械工程圖,它採用透視和示意的畫法,並標注名稱來描繪機件。透過復原研究,證明這些圖的一點一線都有根據,與書中所記尺寸數字準確相符。

 

蘇頌在《新儀象法要》中繪製了有關天文儀器和機械傳動的全圖、分圖、零件圖五十多幅,繪製機械零件一百五十多種,其中多為透視圖和示意圖。從這些圖紙和說明文字中可以知道,水運儀象臺樞輪的運轉規律,是齒輪系從6個齒到600個齒的傳動,每25秒落水一斗,每刻鐘(15分鐘)轉一周,一晝夜轉96周,而晝夜機輪、渾象、渾儀也轉一周,這與地球運動是大致相應的。

 

又例如,透過這些圖紙,我們知道水運儀象臺第一層木閣內是「晝夜鐘鼓輪」,有不等高的三層小立柱,可以按時撥動三個木人的撥片,拉動木人的手臂,到一刻鐘時,木人擊鼓,時初搖鈴,時正敲鐘。而第二層木閣內是「晝夜時初正輪」,第三層木閣內是「報刻司辰輪」……。

 

要是沒有這些珍貴的圖紙,我們就難以弄清木閣內的機械木人是如何按時擊鼓、搖鈴和敲鐘的。因此,《新儀象法要》中所附的機械圖是了解蘇頌天文著作及其成就的關鍵,同時也是進而釋讀張衡、一行(按:一行禪師,唐代僧人,同時也精通數學與天文學)、張思訓等同類著作的鑰匙。

 

此外,《新儀象法要》中的〈蘇頌星圖〉也是一項重要的天文學成就,蘇頌在《新儀象法要》中繪有多種星圖,如〈渾象西南方中外官星圖〉、〈渾象北極星圖 〉、〈渾象南極星圖〉、〈春分昏中星圖〉……等共計14幅。

 

蘇頌,〈西南方中外官星圖〉。(大是文化提供)

 

蘇頌為了星圖繪製精確,採取了圓橫結合的畫法。橫圖分成兩段:〈東北方中外官星圖〉是從秋分到春分,〈西南方中外官星圖〉是從春分到秋分。另外,在把球面上的星辰繪製到平面上時,蘇頌發現了失真問題,於是他採用了把天球循赤道一分為二,再分別以北極和南極為中心畫兩個圓圖的方法,從而減少了失真,這是星圖繪製中的一項新成就。

 

〈蘇頌星圖〉是歷史上流傳下來的全天星圖中,保存在中國國內的最早星圖。保存至今的唐代〈敦煌星圖〉,在時間上比蘇頌星圖要早,但是被英國考古學家斯坦因(Marc Stein)盜走,現存於倫敦大英博物館。但是,蘇頌星圖比敦煌星圖更細緻、更準確;敦煌星圖繪星1350顆,蘇頌星圖繪星共1464顆;敦煌星圖主要依據《禮記月令》的資料,並非實際測量,而蘇頌星圖則是根據元豐年間的實測繪製。

 

歐洲到十四世紀文藝復興以前,觀測的星數是1023顆,比蘇頌星圖少了441顆,因此,西方的科學史家甚至認為:「從中世紀直到14世紀末,除中國的星圖以外,再也舉不出別的星圖了。」

 

同時,《新儀象法要》也是中國現存最早的水力運轉天文儀器專著,它反映了中國11紀的天文學和機械製造技術水準。後來李約瑟博士把《新儀象法要》譯成英文在國外發行,《新儀象法要》也成為蘇頌為後世留下的最傑出的著作。

 

*本文摘自《宋朝,被誤解的科技強國:天文鐘、潮汐觀測、觀星、昆蟲破案、石油命名,引入自來水,這些世界第一,都來自你以為很弱的宋朝。​,大是文化。

 

 

【作者簡介】

 

曲相奎

 

出生於黑龍江,畢業於哈爾濱師範大學,現在黑龍江建三江管局(北大荒)定居。從事中學教育20年,國家二級心理諮詢師。

 

文理兼通的物理教師,精通散文寫作,作品風格清秀、文字樸實。現已出版《中華五千年政治家評傳》,與此同時還參與國家各種教育課題的研究,並和中國益智專家張祥斌合作出版了多本益智方面的圖書。
 

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