【環球時快訊】問天上宮闕，今夕是“何年”——古代渾儀之發展

渾儀與渾象之分

【資料圖】

在上古帝王時期，天學就受到重視。上古時代，王權的確立除了軍事和經濟力量外，還需擁有通天手段——與天（神）溝通。古人相信天與人可以達成交流，天也會帶給人們信息，“通天者王”的政治觀念也因此產生。古代帝王更在掌權后嚴禁百姓“私習天文”。考古研究發現，夏商周時期的青銅禮器紋飾可見古人“通天”之線索。而通天最直接的方式就是天學，天文儀器正是其中一部分。

早在17世紀發明望遠鏡前，渾儀就成了天文學家測定天體方位必備的儀器。中國渾儀是一個歷史時期內世界上最先進的觀星儀，其所使用的赤道坐標系統是我國古代特有的坐標體系，現已被各國天文臺采用。

人們常將渾儀、渾象、渾天儀誤解為同一事物，其實，渾儀是用以測量天體坐標的儀器；渾象是用以模擬天體運行、天象變化的演示器。而古人又將渾象和渾儀二者統稱為渾天儀。在故宮長畫《聯珠圖》（見圖1）中也可見二者不同：觀象臺上，左邊名為“天體儀”的球體，是“渾象”（見圖2）。而右邊由許多環組成的儀器，是“渾儀”，乾隆皇帝為其命名為“璣衡撫辰儀”。（見圖3）

圖1 《日月合璧五星聯珠圖》之觀象臺部分，圖片來源于《日月合璧五星聯珠圖之儀象與天文考》，中華科技史學會學刊

圖2 欽定天體儀，圖片來源于《皇朝禮器圖式》，卷三

圖3 璣衡撫辰儀，圖片來源于 《皇朝禮器圖式》，卷三

化繁為簡：渾儀的發展過程

渾儀的發展過程歷經多個朝代。相傳先秦時期就出現渾儀的雛形；西漢時期，落下閎發明的渾儀帶有赤道圈和赤經圈；東漢時期，賈逵又為其增加了黃道環；到了唐初，李淳風增加了三辰儀，包括赤道環、黃道環和白道環；北宋時期，蘇頌和韓公廉又發明了元祐渾儀，設置在水運儀象臺的上層（見圖4）。

可見到宋代為止，渾儀的總體發展歷程是逐步復雜化的。比較特殊的是北宋沈括在熙寧年間發明的渾儀。為解決渾儀復雜結構導致的觀測誤差，沈括對渾儀作了諸多改進，并取消了白道環。“熙寧渾儀”引起天文學家關注“因渾儀環圈太多，使用時容易遮擋天區”的問題。到了元朝，郭守敬又進一步取消了黃道環，將地平和赤道坐標分開安裝，便有了簡儀的誕生。

圖4 水運儀象臺（水運渾天儀）復原模型，圖片來源于中國科學技術館

以管窺天：渾儀的構造與現狀

渾儀（見圖5）主要用以測定天體坐標、觀察天象異變等。主要結構包括最外層的六合儀（見圖6）（地平圈，子午圈和赤道圈）、中層的三辰儀（見圖7）及內層的四游儀（見圖8）（由旋轉的四游環與窺管組成），正下方鼇云柱及四根飛龍柱是主要支撐，屹立在田字形的趺座之上。另外，在西北、西南、東北、東南四方，設四座云山。其中，渾儀的窺管類似現代所用的天文望遠鏡，惟不設鏡頭，是中空管，也印證了古人“以管窺天”一說。

圖5 中國科技館渾儀及結構指示圖，圖片來源于中國科學技術館

圖6 六合儀環規圖，圖片來源于《中國古代天體測量學及天文儀器》

圖7 三辰儀環規圖（圖標數字分別為：1.北天極樞；2.南天極樞；3.赤道環；4.通過二分點的環；5.通過二至點的環；6.黃道環），圖片來源于《中國古代天體測量學及天文儀器》

圖8 四游儀環規圖，圖片來源于《中國古代天體測量學及天文儀器》

現有的渾儀為明代正統年間（公元1437年）仿造元代渾儀的復制品，保存于南京紫金山天文臺（見圖9）。清光緒年間（公元1900年），八國聯軍侵華，德軍將渾儀運到德國波茨坦，在第一次世界大戰戰敗后歸還中國。公元1921年，渾儀從歐洲被運至北京，后又因“九一八事變”，因擔心戰亂期間文物遭到破壞，渾儀被國民黨遷移至南京，并于1935年搬到紫金山天文臺；令人遺憾的是，1937年，南京因戰亂淪陷，渾儀遭到日軍嚴重破壞，其附屬儀表和零件所剩無幾。所幸在改革開放后，國家對古代文物修復和保護高度重視，修建天文臺，并對當時被破壞的渾儀和簡儀以及其他重要文物進行保護和整修。

渾儀對于我國天文學研究而言尤其重要，作為古人的智慧結晶，為全世界科學做出貢獻，也激勵后人在科研道路上永不止步。

圖9、南京紫金山天文臺渾儀，圖片來源于網絡

參考資料

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事科學史研究40周年學術論文集(劉鈍、韓琦等編).遼寧教育出版社,1997:257-267.

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12.香港中文大學歷史資源網站：《古代天文學成就》，載自：

https://www.phy.cuhk.edu.hk/astroworld/history/history_chinese.html

策劃：王美鈴、葉雅玲、戴逸華、周杏芝

制作：王美鈴、陳潔萍

審核：崔希棟、王紫色、王學志、李廣進、戴天心、戴逸華、葉雅玲

中國科技館古代科技展覽部（籌）供稿

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標簽： 中國古代 天體測量學 中華書局 五星聯珠