（苏）B.H.ПиПyHbIров 著     张遐龄 译


                            第三章
                            中世纪钟表①
                            中世纪中国的计时仪器②


历史进入中世纪后，计时仪器的发展也进入了一个崭新的阶段。各门类科学的发展，推动了计时科学的前进；反过来，计时科学的成就，又促进了其他门类科学的发展。在这个历史时期中，中国在计时科学上的成就，是极其光辉和伟大的，在世界范围内独占鳌头，推动着世界计时科学的进步。

中世纪，中国计时仪器是和天文仪器结合在一起的。浑象的发展对计时仪器的发展起着巨大的、关键的推动作用，因此，要叙述计时仪器的发展，必然要首先谈浑象的发展。实际上，中国的浑仪在长期发展过程中，往往形式上是天文观测仪器，而本质上却是计时仪器。因为从张衡（公元78~139年）时代起，甚至更早，中国的天文学家为使浑象与天球运动相符，一直在探索着制造出缓慢而又均匀转动的传动系统，这也就是计量时间的装置。

中国至迟在战国时代（公元前475~221年）已经有了赤道经度方面的测量数据。这表明，当时应该已经有了某种测量天体坐标的仪器，当然，这也只能是一种推断，因无文献可查。确有文字记载的是汉武帝太初年间（公元前104~101年），民间天文学家落下闳（生卒年不详）制造了浑仪。汉宣帝时（公元前73~49年），大司农中丞耿寿昌（生卒年不详）用铜铸成了浑象。可惜，这个浑象只留下了一个尺寸，周长七尺三寸半分，二分为一度，大约是个直径二尺多的圆球。这些浑象是以什么动力来运转的，又是如何控制转动的，在文献上都未说明，但它们毕竟是后来浑象的先驱。

东汉张衡（公元78~139）于公元132年前后制作的青铜浑象，传世材料比较多。晋书天文志上记载：“至顺帝时（约公元130年），张衡又制浑象。以漏水转之于殿上室内。星中出没，与天相应。因其关捩，又转瑞轮蓂荚于阶下，随月虚盈，依历开落。”浑象的主体是个直径四尺六寸多的大圆球，可以绕南北极轴转。球面上画了中、外星官，二十八宿，黄道、赤道，二十四节气，北极常显圈，南极常隐圈等等。它还应该有一个地平环围着大圆球，用以象征地。大圆球外面还应附有日、月、五星这七个天体的模拟物，以演示天体的运行。为使浑象能均匀地绕极轴运转，张衡在浑象上装置了一套齿轮传动系统，利用稳定的漏壶流水，推动浑象，使其转动的速度能和天球转动速度一样。更值得指出的是，浑象还带动了称为瑞轮蓂荚的机械日历，能随着月亮的盈亏依次指示一个阴历月中日期。这是一个机械日历装置，自然也是个机械计时装置。中国机械科学家刘仙洲认为：这个装置采用了逐渐变慢的齿轮系统和凸轮。无论是从天文学、机械学、还是从力学观点来看，这个仪器在当时都是科学上的伟大成就；从计时科学观点来看，浑象则是世界机械天文钟的先驱。

张衡之后，一些天文学家，如三国时吴国的陆绩（公元187~219年）、王蕃（公元228~266）、葛衡，南北朝时宋代的太史令钱乐之和梁代的陶宏景（公元441~536年），以及隋朝初期的耿询，都制造过浑象，虽然各有所异，但均无什么进展。
以上这些浑象，大都是用漏壶的流水控制的，有些则没有说明是以什么为动力。关于在文献中指明“以漏水转之”的浑象，是否是用漏壶的水力来转动的，对这一问题还有一种猜想：一是漏壶的水力很小，难以达到转动浑象的力量，特别是铜铸的浑象；既有力作用，就要产生加速度，使浑象的转动就要失真。这种猜想的由来是因为在隋、唐之前是否发明了擒纵器，还没有线索。因此，这种猜想是：漏壶发出信号，人力转动浑象。

到了唐朝初期，探索制造出计量时间装置，这一难题得到了实质上的解决。开元十一年（公元723年）一行（公元683~727年）和梁令赞等人合作制造的开元水运浑天俯视图（或简称开元水运浑天）。它不但能演示天球和日、月的运动，而且立了两个木人，按时击鼓，按时打纵器，由两个平衡锤、链条和档子组成，如图2所示。欧洲直到14世纪初才出现机械钟，要比中国晚六百年。英国邮政总局孔布里奇（John Combridge）已将一行、梁令赞的工作制成了一台大型的“天平浑仪”。仪高一丈多，象一幢多层楼阁。它有铃、钟、鼓三种信号，用以报时刻数，还有十二个木人拿着时辰牌，循环依次而出，报时辰数。从计时仪器角度来看，结构较前又复杂了许多，功能也更齐全了。张思训的太平浑仪不用水力运转，而是用水银，因为水银的粘滞系数受温度变化的影响小。在温度变化的情况下，它的流速比水更为稳定。
由吏部尚书苏颂领导建造、吏部守当官韩公廉设计的元祐浑天仪象（今通称水运仪象台）是中国古代最宏伟、最复杂的一座仪器。这座仪器建成于元祐七年（公元1092年）。这座仪器由浑仪、浑象和计时、报时三部分组成。该仪器有三