張思訓與“太平渾儀”

在中國古代科技史上，天文儀器的發明與改進一直是衡量時代科技水平的重要標志，它們不僅展現著古人對宇宙的深刻理解，也體現著他們在機械制造領域的卓越智慧。

在漫長的科技發展長河中，張思訓（北宋天文學家，今四川省巴中市恩陽區人）以其創制的太平渾儀留下了精彩的一筆。這座儀器不僅解決了當時天文儀器面臨的核心技術難題，更為后世的天文儀器發展奠定了重要基礎。

擺脫人力的天文儀器

979年（太平興國四年，宋太宗趙光義統治時期），張思訓向趙光義獻上一份天文儀器模型設計圖。見其構思精巧，趙光義大為贊賞，立即下令“召工造于禁中”。一年后，這座名為“太平渾儀”的天文儀器被安置在都城汴京（今河南省開封市）文明殿的東鼓樓下。

太平渾儀的出現標志著中國古代天文儀器技術的重要突破。自漏水轉渾天儀（東漢時期張衡制）至水運渾天（唐朝僧一行、梁令瓚制），中國的水力驅動天文儀器已有700余年的發展歷史。然而，這些裝置都面臨一個共同的問題——水在冬季會結冰，儀器運轉因此變得遲緩，大大降低儀器的準確性和實用性。

針對這一技術瓶頸，張思訓獨辟蹊徑，使用水銀（凝固點為零下38.87攝氏度）代替水作為動力源，以保障儀器全年運轉的穩定性。這一創舉被《宋史·天文志》記載為“今以水銀代之，則無差失”，成為機械制造史上的一次重要技術革新。

巧奪天工的太平渾儀

據《宋史·天文志》記載，太平渾儀“起樓高丈余，機隱于內，規天矩地”，即：整個裝置約4米多高，內部機械復雜精妙，整個系統完全實現了自動化運行——“按舊法，日月晝夜行度皆人所運行。新制成于自然，尤為精妙”，展現了張思訓在機械制造領域的卓越才能。太平渾儀結構大致可分為3部分：

底部設有“地輪、地足”等驅動系統，以及“橫輪、側輪、斜輪、定身關、中關、小關、天柱”等傳動部件。這些組件巧妙配合，將水銀的重力轉化為勻速旋轉運動。

中部為精巧的報時系統，并裝有許多木質機械人，分為“十二神”和“七直神”。古代一日分為十二時辰，“十二神”可以“各直（即“值”）一時，至其時則自執辰牌，循環而出”；“七直神”負責報時刻，“左搖鈴，右扣鐘，中擊鼓”（北宋時期實施百刻制，一日均分為100刻，而不是我們現在較為熟悉的96刻——1刻為15分鐘）。報時系統的運行十分精細，機械人還能夠根據季節變化，自動調整晝夜時長的顯示。

頂部是天文演示系統，裝有“天頂、天牙、天關、天指、天托、天束、天條”等組件，布列“三百六十五度，為日、月、五星、紫微宮、列宿、斗建、黃赤道”。與傳統渾天儀的球面設計不同，太平渾儀采用平面蓋天式設計，使觀者能夠更直觀地了解天體位置及變化規律。

承前啟后的技術傳承

從發展脈絡上來看，中國古代水力驅動天文儀器的發展經歷了3個關鍵節點：漏水轉渾天儀、水運渾天和水運儀象臺（北宋時期蘇頌、韓公廉制）。太平渾儀正是在水運渾天與水運儀象臺中起到承前啟后的關鍵作用。

1092年（元祐七年，宋哲宗趙煦統治時期），水運儀象臺于汴京建成，它高達12米，集渾儀、渾象和報時系統于一體，代表了當時世界上最高的機械技術水平。蘇頌（相關知識可見《知識就是力量》2022年7月刊）在《進儀象狀》中明確指出，水運儀象臺的設計“用一行、思訓所說，而增損之也”，直接肯定了張思訓的技術貢獻。

遺憾的是，與《新儀象法要》中詳細記錄的水運儀象臺的結構、原理不同，太平渾儀并未留下任何圖紙或詳細說明。蘇頌曾表示，到了他的時代，太平渾儀“機繩斷壞，無復知其法制”，其精密的制作工藝已經失傳。但這并不影響太平渾儀在中國古代科技史上的重要地位，它始終是一座重要的里程碑，甚至為全球機械技術發展史留下了濃墨重彩的一筆。

（責任編輯 / 牛一名" 美術編輯 / 周游）