浑天(浑天宝鉴)

科幻:什么是盖天说 什么是浑天说 听听科学家怎么说

我国古代关于宇宙结构的学说是十分丰富的，盖天说是其中最古老的一种，它产生的年代可以追溯到奴隶制社会的周代。最初的盖天说主张天是圆形的，地是方形的

就像一张棋盘上倒扣着一口大锅，天穹载着日月像磨一样由右向左旋转不停。

这种天圆地方学说是古人对天穹产生的最直观的感觉，是在当时的认识水平下对天地结构所提出的一种设想，立客观事实，当然相去甚远

在中国西周时期，生活在华夏大地上的人们提出了早期盖天说。

那么什么又是浑天说呢

浑天说的基因思想萌芽与战国时代。公元前四世纪的慎到承认天不是半球型的，而是一个整体。

和他差不多同时期的惠施认为天空是浑圆的，大地也是浑圆的，一个无限大的天下没有中央，而任何一个点又都可被认为是中央。

经过大约200年，东汉著名的天文学家张衡才对浑天说进行了最明确，最详尽的阐述。

浑天说理论使人类对于宇宙的认识，从半球形过渡到了球形。

这是人类对宇宙观念发展史上的一个了不起的突破。

浑天说是我国从汉代以来1000多年占统治地位的宇宙学说

《宇宙百科》作者－宋璐

唐代就有人测出子午线，为何到了明代，还没人算出地球周长呢

公元前3世纪，被誉为“西方地理学之父”的希腊学者埃拉托色尼在测算地球周长时，曾估算出子午线（1度相对地表弧长），从而引来无数人赞誉。不过，埃拉托色尼对于子午线毕竟只是估算，而非实测。

直到公元724年，唐代僧一行才率先实测出子午线，这比阿拉伯著名天文学家阿尔·花剌子模还要早上90年。按理来说，测出子午线后，便不难测算出地球周长；可奇怪的是，中国到了明代以后，仍没有人测算出地球周长，这又是为什么呢？

上图_ 一行（公元673年～公元727年），唐朝僧人。中国唐朝著名天文学家和释学家，本名张遂

一、地球子午线是怎么测量的？

要解决这个问题，需要先了解僧一行实测过程的本末。

僧一行，本名张遂。《大唐新语》以及一些史书说他是初唐名将、位列凌烟阁二十四功臣之一的张公谨之曾孙（一说支孙）。或许是因为这个出身，则天大圣皇帝之侄武三思才会极力拉拢张遂。

然张遂志不在此。为躲避武三思，他逃往嵩山削发为僧，并更名为一行。无奈的是，僧一行终究未能摆脱做官的命运。唐玄宗即位后，强行征召僧一行前往长安，令其主持新历的编修工作。

按照惯例，修订历法需要不少天象数据进行参考。于是，在唐玄宗开元十二年（724年），僧一行带领众人正式开始了他的“大地测量”工程。

为此，僧一行还发明了一种名为“复矩”的新型测量工具，用以“定表样，并审尺寸”。只可惜，史书并未记载“复矩”的式样。

上图_ 唐玄宗李隆基（685年9月8日—762年5月3日）

在这之后，僧一行便安排众人分别前往全国各地进行实测，其中包括太原、武陵、襄阳以及更为遥远的铁勒回纥部（今蒙古国境内）共计13处测量点。

测量队赶赴现场后，分别在冬至与夏至时分实测了当地的日影长度与北极高，并及时将这些数据汇总，“回日奏闻”。僧一行收到后，“以南北日影较量，用勾股法算之”。

为了便于比较和测算，南宫说小队沿用隋代刘焯的计划，于黄河两岸的平原地区分别选取了渭州白马、汴州浚仪太岳台、许州扶沟以及豫州上津馆（四地差不多在同一经度上）作为测量点，最终得出的结论为：南北“大率三百五十一里八十步，而极差一度”。

上图_ 南宫说小队在黄河两岸的平原地区选取的四处测量点数据

按唐例，五（唐）尺为一（唐）步，三百（唐）步为一（唐）里；而一周天又为365.25（唐）度，再换算成现代单位，即可得出：地球上子午线1度相对地表弧长为129.2公里。

此结论虽然与现代（1度相差约111.2公里）有些差距，但它毕竟是最早通过实测得出的数据。只不过，僧一行能测出子午线，有部分“机缘巧合”，因为他当时并没有意识到“子午线”的存在。

上图_ 高僧观棋图（僧一行为观棋者）

二、僧一行的主要目的是什么？

上文已经提及，促使僧一行组织这场“大地测量”的直接原因，就是为修订历法。范文澜先生也说过：“一行在制造‘黄道游仪’的同时，又造‘覆矩图’，开始实测九州晷影和北极高度，以定各地食分的多寡和南北昼夜的长短。”

不过，僧一行等人还有一个重要目的，那就是打破当时人们在传统认知上的“障碍”。

须知，具有典型意义的“黄河两岸平原测量计划”，原本出自隋代刘焯之手。而他之所以提出这个计划，主要目的是为了证明流传已久的“寸差千里”之说不可信。

这个说法，起源于《周髀算经》。此书相当古老，大约成书于公元前1世纪；再加上它托名为周公所著，因此后世不少人都对书中内容无比笃信。因此，《周髀算经》在唐初时，还是国子监的主要教材之一。

上图_ 《周髀算经》原名《周髀》，算经的十书之一，是中国最古老的天文学和数学著作

书虽老，却不见得都是真理。据《周髀算经》记载：“周髀长八尺，夏至之日晷一尺六寸。......正南千里，勾一尺五寸，正北千里，勾一尺七寸。”

每隔千里之地，日晷影长便相差一寸，这个说法一度流行上千年。直到南朝刘宋时期，有人才通过实测发现了“寸差千里”说的错误。至梁朝，已有人得出“二百五十里而影差一寸也”的结论。

又据《隋书·天文志》记载：“（刘）焯（计划）请一水工并解算术士，取河南北平地之所，可量数百里......随气至分，同日度影。得其差率，里即可知。......不用。至大业三年，敕诸郡测影，而焯寻卒，事遂寝废。”

不难看出，南宫说等人的测量方法，正是采取了刘焯的计划。然而，这几位先辈还是都被带“偏”了，他们误以为：日晷影差与两地距离是成正比的。

上图_ 日晷 结构图

好在，僧一行等人通过大量实测数据，已得出了“凡日晷差，冬夏至不同，南北亦异”的结论。为此，僧一行乃“修大衍图，更为《覆矩图》，自丹穴以暨幽都之地，凡为图二十四，以考日蚀之分数，知夜漏之短长”，从而为当世的生产生活带来了一场理论的“革新”运动。

由此可见，僧一行的“大地测量”虽然不是直奔子午线而去的，但他的确得出了“北极高相差一度，地面距离相差351（唐）里又80（唐）步”的结论。

按唐制，一个周天为365.25度。既然已求出了子午线的一度，那么只要再乘以圆周的度数，地球周长便迎刃而解了。令人扼腕叹息的是，僧一行自始至终都未曾踏破这临门一脚，这又是为什么呢？

上图_ 埃拉托色尼，被西方地理学家推崇为“地理学之父”

三、中国是如何错过这一机会的？

显然，僧一行尽管实测出了子午线，但他本人只是发现了这种规律，并没有意识到子午线的存在意义。这是因为：古代天文学中尚未出现明确的地球概念，以致于世人不知道，地球其实就是个“球”。

而埃拉托色尼当年能估算出地球周长，便是受到了“地圆说”思想的指导。当时，他们已通过极高变化这一现象，联想到了地球的球形状态。

上图_ 浑天说示意图

上图_ 古代天圆地方之说

反观中国古代，却陷入到“盖天说”“浑天说”“宣夜说”中，要么认为“天平地平”，要么认为“天曲地曲”或“天地之间有一方为曲”。

此外，“浑天说”中的一个分支曾认为：“浑天如鸡子。天体如弹丸，地如鸡子中黄，孤居于内，天大而地小。”这种说法显然更接近“地为球形”的事实，但可惜的是，它主要解释了天体形状，并未进一步说明大地形状。

及至元代，阿拉伯人札马鲁丁才将“地圆说”传入中国；到了明初，吴伯宗还将一些先进的天文知识翻译到了国内，可“地圆说”仍未引起较大反响；直到晚清时期，国内才逐渐认识到“地球”的概念，但也更多是出自于政治上的考量。

上图_ 地圆说表述图

这个事实虽然让人惋惜，但僧一行的“大地测量”，还是有很大积极意义的。他虽未曾测算出地球周长，但却真正打破了“寸差千里”的谬论，并对当时的生产生活产生了深远影响。

难怪，英国学者李约瑟会将此次测量活动称为“科学史上划时代的创举”。

作者：瀛洲海客 校正/编辑：莉莉丝

参考资料：《周髀算经》《隋书》《中国通史简编》《我国历史上第一次天文大地测量及其意义——关于张遂(僧一行) 的子午线测量》

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浑天仪是干什么的？古时观测天文的仪器(由落下闳创造)

现代随着西方文化的兴起，很多年轻人都非常喜欢占星，实际上在我国古代也同样有着极为玄妙的占星和天文学系统，而浑天仪就是其中的一个天文观测仪器，上面甚至还有着赤道、黄道等详细的天体标志，不得不让人感叹古人的，下面就一起来看看吧!

浑天仪其实是浑象和浑仪的统称，整个仪器都是在古时候“浑天说”的概念下出现的，当时人们认为天就像蛋壳，而地面则如鸡蛋黄一样，天空中都是依靠着气来支撑，而地面都是漂浮在水上的，浑天仪的结构是由数个圆圈组成，分别雕刻和镶嵌着黄道、赤道以及恒显圈等，通过望管就能测定出天体的坐标。

浑天仪实际上就是一个天文观测计算的仪器，曾经在元朝初期，张衡将最初的浑天仪进行了改造，主体是几层圆圈组成的，不过这些圆圈能够旋转和运行，而圈内的每层都雕刻着相应的南北极、赤道、二十八星宿等，而仪器的两侧还有漏壶，壶底是能滴水的，而水会推动着圆圈，这时仪器就会转动出准确的刻度，神奇的是，几乎与古人观测到的天象完全一致，因此浑天仪也被人们赋予了一定的神话意义，甚至被列为上古十大魔器之一。

浑天仪虽然后来是被张衡改进的，但是最初却是由一位西汉的天文学家落下闳发明的，他也是最初创建整个“浑天说”的著名天文学家，并且还发明了“通其率”，可以说不仅是在天文学界，更是影响了中国古代数学界的发展，而且影响了足足两千年。

落下闳的贡献还不止于此，据说他当时应汉武帝征召入京，还在太初元年就推出了“太初历”，这也是我国古代历史上第一部文字记载的历法，也正是因为落下闳伟大的功绩，使得他直至今日依然被敬重，04年中国天文台就将编号16757的小行星命名为“落下闳星”。

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。