中国古代人用什么仰望星空？牛到超乎你想象(4)

那么，为什么要造这么一台精密的天文仪器？

首先，它体现了历代皇家和天文学家对于“天人和一、精确测定天象”的孜孜不倦的追求。另一方面，缘于北宋当时特殊的地缘政治环境，北边有辽国和西夏，南边有大理，它不是一个大一统的国家，但又要主张、宣扬自己的正统地位，所以要造这么一个上应于天的顶尖天文仪器来彰显自己的正统地位。

水运仪象台后来的命运很凄惨，没有实物流传下来，不然我们早去博物馆看它了，现在看到的都是复制品。金人南下时，有一个“靖康之耻”，攻破了北宋的国都汴梁（开封），不但掠走了皇帝，还把水运仪象台也搬到了燕京（北京）。从开封到北京辗转千里，水运仪象台里边的精巧机械结构损坏了不少，搬到燕京后就不能运转了。而且，这些天文仪器的轴都要指向北极星，从南方到北方，北极星的地平高度有了变化，所以无法使用。但金人很爱惜它，没有把它扔掉。后来蒙古又南侵灭金，水运仪象台在这场战火中毁灭。好在，有厚厚一本《新仪象法要》流传下来，所以我们还能窥见它当年的辉煌。

简仪：国际科技文化交流集大成的产物

讲完水运仪象台我们再讲一讲元代的一个天文重器——简仪。简仪之简，对比自浑仪之繁。

简仪的发明者和设计者郭守敬是个奇人。他生于乱世，既是金国人，也是汉族人。小的时候，祖父带他到河北邢台紫金山寻师访友，学的不是四书五经，而是天文、历法、水利这些，将来可以经世致用。当时，在民间私习天文是要杀头的重罪，那还为什么敢学？因为当时国家治理已经内忧外患，所以他要学这个，“学成文武艺，货与帝王家”。后来他果然学成，忽必烈大汗征集天下贤士要重新修订历法，就把他召集起来了，修了北京的通惠河、积水潭，而且作为皇家天文台的台长司天监监正，造了一系列天文仪器，也制定了当时世界上最先进的历法《授时历》，当然，这都是后话。

郭守敬很早就对浑仪产生了兴趣。浑仪就是水运仪象台顶部的那个仪器，圈环套圈环，有很多支撑结构，很复杂。问题是：在观测特定星体时，有些圈环会遮挡视线，不便观测和读数，而且这么多圈环在一起，机械结构强度不行，同轴度和同心度也不行，还有变形也会影响观测精度。

郭守敬做了一个大胆的改进。他撤掉了不必要的圈环，保留了两组最重要的圈环：一个是测定赤道坐标（中国古代独有的赤道坐标）；一套是测地平坐标（比如东偏北或东偏南），靠这两组坐标就可以精确地测定星体的位置，而且它们两个还能互相换算。至于其他的，比如以前的白道环和黄道环，通过这两组坐标用数学公式来演算就好了。这样一来，星体的测定精度提升。他制定的星表流传了好几百年，制定的《授时历》是365.2425天，跟现在的公历一样，而且《授时历》在中国沿用了360年，中国的藩属国越南也都用《授时历》，所以，郭守敬的贡献非常大。

说起来，简仪并非中国古人单独的发明，其实，它算得上是一个国际科技文明交流的产物。

为什么这么说？

现代的学者研究发现，简仪上的百刻环的那个刻度，其实不是中国传统的365°，而是一个圆周分成360°，这是古代阿拉伯天文学的一个特征。当时，郭守敬把他手下的汉儿司天监、回回司天监和中外天文学家合在一起研究，所以不难想象，他可能会吸收并借鉴了域外天文学的好思路。

另一个线索是“一仪一效”，就是一个仪器一个功效。不像浑仪，像瑞士军刀一样有N多功能但哪个功能都用不好。两个功能就好了，用得非常好，这也是阿拉伯天文学的一个特征。