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为我们国家科学技术新的复兴做贡献

时间:2018-10-25 09:58

来源:未知作者:admin点击:

  简仪的发明者和设计者郭守敬是个奇人。他生于乱世,既是金国人,也是汉族人。小的时候,祖父带他到河北邢台紫金山寻师访友,学的不是四书五经,而是天文、历法、水利这些,将来可以经世致用。当时,在民间私习天文是要杀头的重罪,那还为什么敢学?因为当时国家治理已经内忧外患,所以他要学这个,“学成文武艺,货与帝王家”。后来他果然学成,忽必烈大汗征集天下贤士要重新修订历法,就把他召集起来了,修了北京的通惠河、积水潭,而且作为皇家天文台的台长司天监监正,造了一系列天文仪器,也制定了当时世界上最先进的历法《授时历》,当然,这都是后话。
 
  郭守敬很早就对浑仪产生了兴趣。浑仪就是水运仪象台顶部的那个仪器,圈环套圈环,有很多支撑结构,很复杂。问题是:在观测特定星体时,有些圈环会遮挡视线,不便观测和读数,而且这么多圈环在一起,机械结构强度不行,同轴度和同心度也不行,还有变形也会影响观测精度。
 
  郭守敬做了一个大胆的改进。他撤掉了不必要的圈环,保留了两组最重要的圈环:一个是测定赤道坐标(中国古代独有的赤道坐标);一套是测地平坐标(比如东偏北或东偏南),靠这两组坐标就可以精确地测定星体的位置,而且它们两个还能互相换算。至于其他的,比如以前的白道环和黄道环,通过这两组坐标用数学公式来演算就好了。这样一来,星体的测定精度提升。他制定的星表流传了好几百年,制定的《授时历》是365.2425天,跟现在的公历一样,而且《授时历》在中国沿用了360年,中国的藩属国越南也都用《授时历》,所以,郭守敬的贡献非常大。
 
  说起来,简仪并非中国古人单独的发明,其实,它算得上是一个国际科技文明交流的产物。
 
  现代的学者研究发现,简仪上的百刻环的那个刻度,其实不是中国传统的365°,而是一个圆周分成360°,这是古代阿拉伯天文学的一个特征。当时,郭守敬把他手下的汉儿司天监、回回司天监和中外天文学家合在一起研究,所以不难想象,他可能会吸收并借鉴了域外天文学的好思路。
 
  另一个线索是“一仪一效”,就是一个仪器一个功效。不像浑仪,像瑞士军刀一样有N多功能但哪个功能都用不好。两个功能就好了,用得非常好,这也是阿拉伯天文学的一个特征。
 
  另外,简仪上还有个彩蛋。简仪上面铸造着四个一模一样的瑞兽,有羚羊的头,有鱼的身体和尾巴,这是什么?——可能在座的有1/12属于这个星座,十二宫中的摩羯座。为什么会有摩羯呢?因为这个简仪的铸造总工程师是来自尼泊尔的阿尼哥,是个佛教徒,而“摩羯”就是佛教中和天象有关的瑞兽,所以他把自己的宗教信仰融合在里面并造出来了。
 
  所以说,简仪是一个国际科技文化交流集大成的产物。所以说,简仪是一个国际科技文化交流集大成的产物。
 
  简仪上面还有很多科技创新。比如,现在润滑的滚柱轴承,在简仪上面就已经出现了,领先西方好几百年。
 
  后世科学史家总结简仪和水运仪象台的创新,认为它影响了后来欧洲的赤道天文学,它的机械结构也能够为现代望远镜的赤道装置所使用,至于水运仪象台,它简直就是现在一切机械钟表的鼻祖。可以说,这两个天文仪器的的确确做到了当时工艺水平和科学的极致。“通过了解中国古代的科技成就,我们要做到什么?并不是洋洋自得,躺在祖先的功劳簿上,而是要学习我们祖先的创新思维和创新方法,以一种包容的态度,海纳百川,吸收国外先进的科学技术,为我们国家科学技术新的复兴做贡献。”中国科学技术馆古代科技展览部副研究员赵洋将和我们分享:《从水运仪象台到简仪:古代中国人用什么仰望星空》
 
  前阵子“地动仪”这个话题又火了。网友发现最新版的教科书怎么没有地动仪了,当然,后来人民教育出版社辟谣:其实还有的,并不是说我们的专家否认了张衡发明的地动仪或者否认了地动仪的科学功效等等。
 
  在我工作的中国科技馆,就有各种各样国内外专家复原的不同的地动仪方案,陈列出来供观众自己判断哪个方案最好,最有可能测定出地震的方位。
 
  张衡作为东汉时期伟大的科学家,他不仅关注地震怎么测定,他也关注很多天上的事情,比如说他研制了水运仪象,用水流的冲击作为动力,使浑天仪转动,精确地模拟天球上的各种现象,叫水运仪象。而且,这种天文仪器历朝历代不断有发展,到北宋时期发展到巅峰,就是水运仪象台。左图是流传千年的《新仪象法要》,由研制水运仪象台的古代科学家编撰,书里有图像有文字,相当于一本工程蓝图技术说明书。
 
  中国历史博物馆的王振铎先生在上世纪50年代根据《新仪象法要》和其他古籍综合研究,用现代机械制图的方式呈现的水运仪象台内部结构。可以看到,最上面是一个浑仪,中间是一个浑象,所谓“仪象台”是一个台体,“水运”是指下面有水轮来驱动。 图片说明:左图是流传千年的《新仪象法要》,由研制水运仪象台的古代科学家编撰,书里有图像有文字,相当于一本工程蓝图技术说明书。右图就是当代学者、中国历史博物馆的王振铎先生在上世纪50年代根据《新仪象法要》和其他古籍综合研究,用现代机械制图的方式呈现的水运仪象台内部结构。可以看到,最上面是一个浑仪,中间是一个浑象,所谓“仪象台”是一个台体,“水运”是指下面有水轮来驱动。
 
  可以看出,地动仪和水运仪象台至少有两大不同:首先,一个测地一个测天,此外,流传的载体非常不一样,地动仪只有后汉书《张衡传》里区区196个字,所以各国学者从196个字里边开发出多种不同的复原方案,但水运仪象台不同,尽管原物已经灭失了,但它流传下来有非常丰富的图文载体,我们能比较精准地把它复制出来。
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