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载《新发现》杂志2011年第7期


科学外史(61)

水运仪象台:神话和传说的尾巴

江晓原


水运仪象台真的存在过,但如今已成神话
  关于北宋水运仪象台,在以往的大众读物中,总是被描绘成一件盖世奇器,它高达12米,可以自动演示天象,自动报时,而且是用水力驱动的。由于苏颂在建成水运仪象台之后,又留下了一部《新仪象法要》,里面有关于水运仪象台的详细说明,还有水运仪象台中150个部件的机械图,这在中国古代仪器史上,实在是一个激动人心的异数。《新仪象法要》唤起了现代学者极大的研究热情,以及由此滋生的复制水运仪象台的强烈冲动。
  水运仪象台的神话发端于1956年。这年《自然》杂志上发表了一篇两页长的文章“中国天文钟”(Chinese Astronomical Clockwork,Nature, Vol.177, 600-602),报告了一项对《新仪象法要》的研究成果,作者们相信,“在公元7至14世纪之间,中国有制造天文钟的悠久传统”。作者们在文章末尾报告说:“所有的有关文件都已译成英文,并附详细注释和讨论,希望不久将由古代钟表学会出版一部发表这项研究成果的专著。”
  这篇文章由三位作者署名,依次是:李约瑟、王铃、普赖斯。王铃是李约瑟最重要的助手之一,但值得注意的是第三位作者普赖斯(Dr. Derek J. Price),他在机械史方面应该是权威人士,任耶鲁大学科学史教授,还担任过国际科学史与科学哲学联合会(IUHPS)主席。作者们所预告的研究专著,后来也出版了(Heavenly Clockwork: The Great Astronomical Clocks of Medieval China,1960)。李约瑟和普赖斯的上述研究成果问世之后,很快就风靡了中国学术界。许多人认为,这项成果发掘出了古代中国人在时钟制造方面被埋没了的伟大贡献,因而“意义极为重大”。

水运仪象台“擒纵器”之争
  水运仪象台之所以“意义极为重大”,很大程度上是因为李约瑟和普赖斯在上述文章中宣布,水运仪象台中有“擒纵器”(escapement):“更像后来17世纪的锚状擒纵器”。尽管他们也承认“守时功能主要是依靠水流控制,并不是依靠擒纵器本身的作用”,但仍然断言:“这样一来,中国天文钟的传统,和后来欧洲中世纪机械钟的祖先,就有了更为密切的直接关系”。
  然而,恰恰是在“擒纵器”问题上,其实存在着严重争议。
  1997年,两位可能是在水运仪象台问题上最有发言权的中国学者,不约而同地出版了他们关于这个问题的著作:胡维佳教授的《〈新仪象法要〉译注》和李志超教授的《水运仪象志:中国古代天文钟的历史》。
  胡维佳教授强调指出,李约瑟和普赖斯“错误地认为关舌、天条、天衡、左天锁、右天锁(皆为《新仪象法要》中的机械部件)的动作原理与机械钟的擒纵机构,特别是与17世纪发明的锚状擒纵机构相似”。这个错误被李约瑟多次重复,并被国内学者反复转引,结果流传极广。李约瑟和普赖斯使用的escapement这个词汇,很容易误导西方读者让他们联想到“17世纪的锚状擒纵器”。为此胡维佳教授还考察了西方学者在这个问题上的一系列争议。
  李志超教授对于《新仪象法要》中的“擒纵器”,也有与李约瑟和普赖斯完全不同的理解。他认为:“水轮—秤漏系统本身已经由秤当擒纵机构,那就不会再有另外的擒纵器。李约瑟的误断对水运仪象台的研究造成了极大的干扰。”
  为何对于《新仪象法要》中的文字和图形,理解会如此大相径庭?这恐怕和《新仪象法要》自身的缺陷有关。例如,南宋朱熹曾评论此书说:“元祐之制极精,然其书亦有不备。乃最是紧切处,必是造者秘此一节,不欲尽以告人耳。”工程制图专家也曾指出,对于《新仪象法要》中的图,今人无法确定它们与实物构件之间的比例关系。文字和图形两方面信息的不完备,给今人的复制工作留下了相当大的争议和想象空间,也使得严格意义上的复制几乎成为一项“不可能的任务”。
  对于水运仪象台究竟达到何种成就,李志超教授持肯定态度,他认为“韩公廉(苏颂建造水运仪象台的合作者)是一位超时代的了不起的伟大机械师!水运仪象台是技术史上集大成的世界第一的成就”。但胡维佳教授则似乎对水运仪象台是否真的具有古籍中所记载的那些神奇功能持怀疑态度,他认为值得注意的是,关于水运仪象台的“实际水运情况,找不到任何相关的记载和描述。对于这样一座与天参合的大型仪器来说,这是十分奇怪的。”
  所以,《新仪象法要》固然陈述了水运仪象台的“设计标准”,但我们也不是没有理由怀疑:这座巨型仪器当年建成后,是否真的达到了这些标准?
  要证明水运仪象台真的可能具有那样神奇的功能,唯一的途径,就是在严格意义的现代复制品中,显现出古籍所记载的那些神奇功能。
  事实上,对水运仪象台的复制运动已经持续了数十年。1958年,王振铎率先在中国历史博物馆复制,为1/5缩小比例,但并不能真正运行。而据不完全统计,从1958年到2010年,半个世纪中至少有十几件复制品出现,比例从1/10到1/1不等,其中1/1的复制品就已经有三件。这些复制品大部分不能运行,有的要靠内部装电动机运行,即使是号称“完全以水为动力,运行稳定”的,也缺乏完整的技术资料和运行状况的科学报告。
  因而,在关于《新仪象法要》中那些关键性技术细节获得统一认识,并据此造出真正依靠水力驱动而且能够稳定运行精确走时的复制品之前,关于水运仪象台的那些神奇功能,就仍有洗不净的神话色彩,和割不掉的“传说”尾巴。

希腊“Antikythera机”和欧洲的有关背景
  建构水运仪象台神话的另一个要点,是对西方相关历史背景的忽略——如果考虑了这种背景,水运仪象台的伟大就不得不大打折扣。
  格林威治皇家天文台台长利平科特(K. Lippincott)等人在《时间的故事》中告诉读者,从公元前3世纪起,地中海各地就已有用水力驱动的、能够演示天文现象的机械时钟。虽然随着罗马帝国的崩溃,拉丁西方丧失了大部分这类技术,但是稍后在拜占庭和中东的一些伊斯兰都市中,仍在使用水力驱动的大型机械时钟。而到了公元11世纪末——注意这正是苏颂建成水运仪象台的年代,拉丁西方已经找回这些技术,那时水力驱动的大型机械时钟已经在欧洲许多重要中心城市被使用。所以水运仪象台恐怕很难谈得上“超时代”。
  地中海地区早期机械天文钟的典型例证,是一具20世纪初从希腊Antikythera岛附近海域的古代(公元前1世纪)沉船中发现的青铜机械装置残骸,通常被称为“Antikythera机”(现藏雅典国家考古博物馆)。这具“奇器”的著名研究者,不是别人,正是和李约瑟合写“中国天文钟”文章的普赖斯!他断定这一机械装置“肯定与现代机械钟非常相似”,而且“它能够计算并显示出太阳和月亮,可能还有行星的运动”——这和水运仪象台的功能岂非如出一辙?公元前1世纪竟能造出如此精密的机械,难怪它被称为“技术史上最大的谜之一”,但它确实为上述利平科特谈到的历史背景提供了实物旁证。


                                                          加入日期 20110911