蘇松發(fā)明的水運儀表臺是中國古代的一種綜合性觀測儀器。它是一個自動化的天文臺,集成了觀察天文圖像的渾濁儀器、展示天文圖像的渾濁圖像、測量時間的遺漏和報告時刻的機械裝置。
蘇頌(1020~1101),字容,廈門同安人,北宋天文學(xué)家,藥物學(xué)家。
蘇松出生在一個學(xué)術(shù)官員的家里。他的祖父、叔叔、叔叔和兄弟都是宋代的學(xué)者。他的父親蘇申擔(dān)任大理寺、尚書生、外郎、直史博物館、翰林學(xué)士等官職。在這樣的家庭環(huán)境中,蘇松從小就勤奮好學(xué),博覽群書。22歲時,他與王安石一起參加了金石考試。從那時起,蘇松開始了他的職業(yè)生涯。從地方到中央,他擔(dān)任了一系列重要的官職。最后,他成為了一名官員50多年,并取得了豐碩的成果。
事實上,蘇松在處理宋代政府事務(wù)時,作為一名科學(xué)家,表現(xiàn)出了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)作風(fēng)。蘇松在宋代文史博物館和集賢學(xué)院工作了九年。工作的便利性使他每天都能接觸到皇室收藏的許多重要經(jīng)典和材料,其中許多是罕見的。蘇松對這些材料很感興趣。他每天背誦2000字的文章,然后在回家后保存它們。經(jīng)過長期的積累,蘇松的知識變得更加深刻。在過去的九年里,蘇松還與張玉璽、林毅等編輯一起注冊了《匯友補神農(nóng)本草》,并糾正出版了《急功近利》等書籍。他還主持了21卷《草圖經(jīng)》。明代著名醫(yī)學(xué)家李時珍也對《草圖經(jīng)》的科學(xué)價值給予了高度評價。
蘇松一生的標(biāo)志性貢獻在于他制作了一個水運儀表平臺。1085年(元豐八年),蘇松組織了一批科學(xué)家,利用他們豐富的天文、數(shù)學(xué)和機械知識,開始設(shè)計和制作水運儀表平臺。花了三年時間,終于成功了。儀表平臺是世界上最早的天文鐘,集水力操作、天象觀察、演示和時間報告于一體。后來,蘇松寫了三卷《新儀表法》,詳細介紹了水運儀表平臺的設(shè)計和使用方法。
根據(jù)《新儀像法要》的記載,水運儀像平臺是一座木結(jié)構(gòu)建筑,底部為方形,底部寬,頂部窄,分體積小。它大約12米高,底部寬度大約7米。它分為三層。上層為露天平臺,有一個漿儀表,由龍柱支撐,下面有一個水槽來確定水平。泥漿儀表覆蓋著木屋頂,以遮擋陽光和雨水。為了便于觀察,屋頂可以隨意打開和關(guān)閉,構(gòu)思更為巧妙。從露臺到儀表臺的平臺基礎(chǔ)有七米多高。中間是一個沒有窗戶的房間“密室”,把泥濘的大象放在里面。天球的一半消失了“地平”下,另一半露在“地平”在上面,由車輪驅(qū)動旋轉(zhuǎn),晝夜旋轉(zhuǎn),真正再現(xiàn)了星星的起伏和其他天空圖像的變化。下層包括時間報告裝置和整個平臺的動力機構(gòu)。有一扇向南開的門,有一個五層的木亭,木亭后面是機械傳動系統(tǒng)。
水運儀表臺的理念廣泛吸收了以往儀器的優(yōu)勢,特別是北宋早期天文學(xué)家張思訓(xùn)改進的自動報時裝置的優(yōu)勢;在機械結(jié)構(gòu)方面,采用民用水車、簡單車、橙棉、凸輪、天平秤等機械原理,集中觀測、演示和報時設(shè)備,形成一個整體,成為自動天文臺。因此,英國科學(xué)家李約瑟等人認(rèn)為水運儀表臺“可能是歐洲中世紀(jì)天文鐘的直接祖?zhèn)魉\儀表”并稱贊蘇松是中國古代乃至中世紀(jì)世界最偉大的博物學(xué)家和科學(xué)家之一。