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常伟中国人曾是机械钟表的先行者【CICEE】

2022-11-24 来源:南安市农业机械网

作为具有五千年文明历史的东方古国中国在悠久的发展进程史中孕育出许多计时器,从中国人使用的最古老的计时仪器土圭、到被李约瑟((Joseph Needham,)称为装配了擒纵机构雏形的水运仪象台,在这段漫长的历史长河中诞生了机械钟表的先驱。

浑 仪是中国古代重要的天文仪器,主要用途之一是测定天体的位置。早期文献中的浑天、浑天仪或浑仪,往往是泛指浑天仪和浑天象两种天文仪器,即后世所称的浑仪 和浑象。前者用于天文测量,后者是演示用的。然而,就是这些仪器在不断地发展过程中逐步诞生了机械擒纵机构的雏形,成为机械钟表的先行者。

公元2 世纪,东汉科学家张衡()制作了浑天仪,以水力作为运转机构的原动力,同时具有表示出每月日数的装置,可以说具备了机械计时器的作用。公 元725年,一行(年)和梁令瓒等制造的水运浑仪,就是依据张衡的浑天仪水力推动原理而制成的,不但可以显示出日、月运行的规律,而且能够自动报时。它不仅是世界上最早的一座自动机械计时器,而且运用了水轮联动擒纵机构(因为天象的运转是以时间为基础的,而通过机械结构实现时间 的运行就必须有能够形成时间间隔的装置,这样便出现了早期的擒纵机构)。

北 宋年间,苏颂(年)和韩公廉等人制造了水运仪象台,它是把浑仪、浑象和机械计时器组合起来的巨型机械装置,并且以水力作为原动力,为了使整套机构的运行符合天象的均匀、等速并正确计时,苏颂在滴漏技术的基础上创制了能符合高精度要求的擒纵机构。水运仪象台高约12米,7米见 方,分为三层:上层放浑仪,进行天文观测;中层放浑象,可以模拟天体运转作同步演示;下层是该仪器的心脏部分,计时、报时、动力源都在这一层中。英国著名 的科技史学家李约瑟在《中国科学技术史》中曾经讲述出一段被淹没了六个世纪的历史,他说当西方的钟表在17世纪初进入中国的时候,其实它们所装配的擒纵机 构的雏形已经出现在600年前的中国他所指的就是水运仪象台。作为国际著名的钟表艺术大师,古董钟表收藏、鉴赏专家的矫大羽,经过自己多年对钟表 的收藏、研究和创新,在世界范围内首次提出了中国人开创了钟表史的观点,钟表是可以与中国古代四大发明指南针、造纸术、印刷术、火药相提并论的伟大发 明之一。

如何从传统的天文计时仪器中将计时部分独立出来?元朝科学家郭守敬()给出了答案。他于1276年制造的大明殿灯 漏虽以水流作为动力,但是没有了观测天文的作用,只是一味地突出了计时性和观赏性。整体是以宫灯作为造型,分为四层:第三层中分立12个执牌木人,分别 显示子、丑、寅等时辰,同时分为100刻;第四层有四个木人,每人各敲击钟、鼓、钲、铙一种乐器,分别代表一刻、二刻、三刻等。它也成为中国最早脱离了天 文仪器的机械计时器。

到 了元末明初,中国的机械计时器无论从外形和结构都有了变化,1360年,詹希元制造的五轮沙漏就是典型的代表。通过流沙从沙池流到沙斗里,以此来驱动 五轮依次旋转,最后一级齿轮带动在水平面上旋转的中轮,这与西洋时钟传动轮系非常相似;中轮的轴心上有一根指针,指针则在一个有刻度的圆盘上转动以此来显 示时间,而这又与现代时钟的盘面结构颇为相同。这种计时器已经非常接近现代机械钟表的结构。

1.浑天仪

2.水运仪象台,载于《新仪象法要》

3.水运仪象台下层的窗门中有执牌木人分别显示时、刻数字

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