中国古代人用什么仰望星空？牛到超乎你想象(3)

水运仪象台：举全国之力的大科学装置

古代的天文仪器诞生于简陋的条件，其中，蕴含着很多创新思维和方法，能够为我们今天的科学活动提供启迪和启发。

先来说水运仪象台。

水运仪象台于1092年（北宋年间）落成。它是一个国家工程，由当时的宰相苏颂主持建造，从全国各地邀请了很多精通天文、历算、机械的儒士画图设计，具体工程由各地的能工巧匠（包括木匠、铜匠等）一起完成。所以说，这是一个中国古代比较罕见的儒士和工匠合二为一的一个工程技术的典范。

水运仪象台。

水运仪象台是一个台体，通高12米，底部是一个正方形，宽7米，分3层。最上层是浑仪（左上图，也叫浑天仪），你可以把它想象成一个没有镜片和镜头的望远镜，用一个窥管能精确地看到某颗星，圆环上密密麻麻刻着刻度，可以读数。中间一层是一个大圆球，叫浑象，类似于现在天文馆的天象演示。

古代也需要天象演示，白天看不见星星，晚上天气不好时也会看不见星空，如何知道哪颗星上中天？通过浑象。北宋的这个浑象上面密密麻麻刻着1400多颗恒星的位置，而且通过下面的水轮机构来驱动它，能够在24小时（一昼夜）缓缓地转一周，模拟星辰的东升西落，非常精准。下层既是一个驱动系统，也是一个报时系统，一层一层的木人，木人手里拿着牌子，木人手里敲钟、敲锣或敲铃铛，就像现在的报时钟表。

水运仪象台今人复原的内部结构。

这是水运仪象台今人复原的内部结构，通过往里面注水，水满了之后“咔哒”一下，然后下一个空的水斗落下来，再注满水“咔哒”一下，不要小看这一咔哒一咔哒，它把均匀稳定的水流切分成一个一个等时的时间间隔，通过齿轮的咬合，可以把时间间隔缩得任意小，15分钟也可以，1分钟也可以。所以，这是世界上最早的擒纵器。

除了这些，水运仪象台是一个技术集成的典范。里面有如此多精巧的机构，其实很多来自民间智慧。比如擒纵器，就来自中国传统民间的灌溉工具——筒车，里面的齿轮齿条也来自于很多灌溉工具。所以说，这个水运仪象台不但是一个大科学工程，也是一个高度集成的工程。

为什么说是大科学工程？造水运仪象台花了5万贯钱，相当于北宋政府年度财政收入的千分之一。千分之一是什么概念？中华人民共和国2017年政府年度财政收入是17万亿人民币，千分之一就是170亿人民币。咱们中国近些年来最大的天文工程，就是在贵州的FAST，我查了一下它的造价是12亿人民币，投资强度相当于千分之零点零七。可以说，水运仪象台当时真是举全国之力。