【原】宋代重宝“水运浑天仪”毁于战火，这位科学家费尽力气才复制成功

我们都知道，中国有“四大发明”，即造纸术、指南针、火药及印刷术，但其实还有一个被学界所公认的“第五发明”，那就是“水运浑天仪”。

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在900多年后的今天，科学家们历经数十年，才成功的复制出来，那“水运浑天仪”究竟是什么呢？科学家们为何难以复制成功的呢？今天小编就来给您揭秘，看看这段历史背后鲜为人知的故事。
据史料记载，在北宋元祐元年，即公元1089年，皇帝宋哲宗下令在全国招募能工巧匠，准备制造一台可以计时的仪器，而任务的主要负责人就是当时著名的天文学家苏颂。历经七年世间，苏颂在前人的研究成果上，终于成功的制作一台巨大（12米高）的水力计时器，即水运浑天仪。

但可惜的是，在公元1126年，金兵南下发生“靖康之乱”，水运浑天仪也难逃厄运被金兵破坏的命运。自此之后，水运浑天仪不仅成了历史，而且还是后世科学家们难以企及的一个“神”器，有读者会问了，水运浑天仪究竟有什么“厉害”之处呢？
在《新仪象法要》中记载，水运浑天仪主要由三部分组成，最上面的是浑天仪，用于观测天象，中间是浑象，用于模拟天体的运动轨迹，最下层就是核心部件——使浑仪，用于计时。而它的原理其实也并不复杂，就是浑象随天体运动而转动，然后带动使浑仪转动计时，同时在浑仪上按照子、丑、寅、卯等十二时辰划分刻度，并且每一刻钟（15分钟），就有小木人击鼓一次，每1个小时，就有小木人打铃一次。

苏颂为了让小木人准确报时，便在使浑仪中安装了一个巧妙的设置，也就是现在钟表的核心系统——擒纵装置，利用旋转水车的原理，为小木人提供动力，使得整个装置保持匀速转动，每天的误差不超过10秒。
关于水运浑天仪的制造和原理，其实在古代文献中都有详细的记载和说明，但是在苏颂之后，却没有一人能将其复原，比如南宋的袁惟几，曾是苏颂的助手，还有苏颂之子苏携，大儒朱熹等等，全都以失败告终。

时间一转眼，就到了近代，随着国际科学交流的不断增多，世界上其他国家的科学家，也开始尝试复制水运浑天仪，比如著名的英国科技历史学家李约瑟教授，日本的精工表公司等，他们花了将近10年时间才复制出水运浑天仪，但最后的结果却不算成功，因为都不能正常运转。
难道水运浑天仪难度太高，就不能被复原吗？究竟是古定胜今，还是今定胜古？科学家们的回答是后者。
因此成功复制水运浑天仪的重担，也就落到了我国科学的肩膀上。自新中国成立后，我国科学就开始对复制工作，展开了孜孜不倦的研究和尝试。

首先科学家们研究了文献史料，根据《四库全书》，《新仪像法要》中记载，复原了当年苏颂制造水运浑天仪的全部图纸，而且还包括其中最关键的部件——擒纵装置（擒纵机构是一种机械能量传递的开关装置，这个开关受计时基准的控制，以一定的频率开关的主传动链 ）是如何起到精准的作用的，有了更充分的认识。我国的科学家绘制完图纸之后，就开始借助计算机建立数学模型，对水运浑天仪的全部部件进行逐个分析。
这套水运浑天仪的99%的部件的工作原理，都被搞明白之后，就到了最关键的擒纵装置。

科学家们进行反复的实验测算，同时还复制出浑天仪所用的擒纵装置，让其一边运行，一边调整，最终就克服了枢轮控制系统卡壳或者是不均匀的难题。接下来就是对全部部件的组合安装，经过近万次的实验模拟，水运浑天仪的最后成型，已经到了水到渠成的阶段。
最后担任复制任务的科学家，在国家天文台专家的协助之下，根基天体运动的知识和原理，最终在2015年，成功复制出了可以准确运行的水运浑天仪。

水运浑天仪，无疑是中国最伟大的发明之一，尤其是擒纵装置，如果没有苏颂的发明，世界上或许就不会有如此纷繁多样的钟表，因为钟表的核心系统就是擒纵装置，而水运浑天仪也可以称作是世界机械钟表的始祖。
现代科技虽然高超，但古代先民们的智慧，也是不容忽视的，否则在如今科技发达的社会，为什么复制一个几百年前的水运浑天仪，要耗费几代人几十年的时间呢？华夏真的是一个睿智的民族，而我们应该为祖先的探索精神，感到无比的骄傲和自豪。