元祐元年,即一〇八六年,冬天,六十六岁的吏部尚书苏颂接到一桩差事:奉诏检验太史局和天文院的新旧浑仪,另造一台新的天文仪器。他跑遍衙署,心里明白,光靠自己不成,得找一个既通算术又懂机械的人。后来他在《进仪象状》里如实记下了这次寻访:他访到吏部一个叫韩公廉的小官,此人精通《九章算术》,常用勾股之法推算天度。苏颂把张衡、一行、梁令瓒、张思训造过的仪器法式讲给他听,问能不能照着摸索做出新的。韩公廉答得很硬气:「若据算术,案器象,亦可成。」
韩公廉没有说大话。他先写出一部《九章勾股测验浑天书》,又造出木制机轮小样。元祐三年五月小样送都堂验看,年底大木样完成,摆在集英殿。真正的铜木结构从这年开工,历时三年四个月,到元祐七年,即一〇九二年六月,这台高约三丈五尺、宽约二丈一尺的庞然大物终于在汴京建成,宋哲宗赐名「水运仪象台」。
它实际是三层叠起来的一座天文钟。顶层放浑仪,屋顶木板可以开合,是为观星设计的活动屋盖,被后世研究者看作现代天文台圆顶的雏形;中层置浑象,一座天球仪随水轮同步转动,演示星象升沉;底层是报时系统,层层小门里有木偶人按时敲钟、击鼓、举牌报刻。整座台靠漏刻的水力驱动,齿轮咬合,昼夜不停。而真正让科技史家盯住不放的,是它内部一套叫「天衡」的装置——一组类似擒纵器的杠杆机关,用来控制水轮一停一走、匀速运转。英国学者李约瑟以来的主流看法认为,这是世界上最早的机械擒纵机构雏形,比欧洲同类装置早了约六百年;不过它是否算现代钟表擒纵机构的直接前身,学界一直有细微争论,严谨些说,是「被认为」有这层渊源。
功劳也不能只记在苏颂一个人名下。韩公廉主持了核心机械设计,团队里还有一众算学家、铸铜匠人,苏颂的角色更像总领其事的组织者和撰述者。仪器建成后,他奉诏把全部构造、图纸和说明写成《新仪象法要》,留下几十幅机械图与全天星图,这才让后世的复原有所依凭。
实物的结局令人心痛。靖康二年,即一一二七年,金兵攻破汴京,这台仪器被拆卸北运,此后散落毁损,存世不过三十多年。倒是那部书熬过了战乱,收入《四库全书》。一九五八年,王振铎等人主要依据《新仪象法要》,复原出第一件五分之一比例的模型,沉睡了八百多年的水轮,重新在后人手里转动起来。
❝若据算术,案器象,亦可成❞