水運儀象台
| 水 運 儀 象 台 是 世 界 上 第 一 個 天 文 鐘 。 它 如 何 能
以 小 小 的 水 力 ， 將 那 麼 龐 大 的 渾 儀 、 渾 象 ， 以 及 報 時 系 統 一 起 運 轉 呢 ？ 時 間 是 均 勻 的 ， 古 人 為 了 計 時 ， 就 要 製 作 一 個 均 勻 性 的 機 械 裝 置 。 在 當 時 ， 機 械 鐘 還 沒 有 被 發 明 ， 古 人 想 到 的 是 以 水 為 動 力 。 水 運 儀 象 台 就 是 在 一 個 大 樞 輪 上 ， 安 置 了 三 十 六 個 可 傾 式 受 水 壺 ， 水 流 穩 定 地 循 序 注 入 各 個 壺 中 ， 當 壺 水 滿 ， 重 量 大 於 托 住 它 的 槓 桿 「 格 叉 」 與 「 樞 衡 」 時 ， 受 水 壺 就 會 像 古 代 的 敧 器 一 樣 ， 向 下 翻 轉 。 此 時 受 水 壺 中 剩 餘 的 水 的 重 量 ， 會 帶 動 樞 輪 轉 動 ， 樞 輪 再 帶 動 齒 輪 ， 齒 輪 帶 動 上 層 的 渾 儀 、 中 層 的 渾 象 ， 以 及 下 層 的 報 時 系 統 同 步 運 轉 。 這 道 理 說 來 容 易 ， 但 是 有 好 幾 個 問 題 要 解 決 。 首 先 ， 水 怎 樣 才 能 穩 定 地 流 進 受 水 壺 呢 ？ 用 人 工 直 接 打 水 ， 絕 對 無 法 精 準 ； 在 水 箱 上 挖 一 個 洞 ， 由 洞 口 流 出 水 來 ， 也 會 因 為 箱 內 水 位 高 低 變 化 ， 水 壓 不 同 ， 造 成 水 的 流 速 有 異 。 古 人 想 到 的 辦 法 ， 是 以 兩 個 水 箱 相 連 ， 第 二 個 水 箱 保 持 水 位 恆 定 ， 這 樣 注 入 受 水 壺 的 水 流 量 和 流 速 就 可 以 穩 定 不 變 了 。 另 外 一 個 問 題 ， 則 是 受 水 壺 水 滿 之 後 ， 向 下 傾 倒 ， 怎 樣 才 能 讓 樞 輪 只 轉 動 一 格 就 停 住 了 呢 ？ 這 正 是 水 運 儀 象 台 最 大 的 奧 秘 所 在 ； 據 悉 大 陸 所 復 原 的 水 運 儀 象 台 ， 就 是 在 這 裡 沒 有 突 破 困 局 。 根 據 郭 美 芳 研 究 ， 蘇 頌 當 年 是 用 一 座 一 卡 一 放 的 擒 縱 裝 置 ─ ─ 「 天 衡 」 ， 來 解 決 這 個 問 題 ： 當 受 水 壺 水 滿 傾 倒 ， 敲 下 「 關 舌 」 時 ， 會 牽 動 一 支 相 連 的 「 天 條 」 ， 使 上 方 槓 桿 上 「 天 權 」 這 一 邊 的 重 力 瞬 間 加 大 ， 而 使 「 天 關 」 上 翹 ； 左 天 鎖 這 樣 被 開 啟 後 ， 就 不 再 卡 住 樞 輪 ， 樞 輪 便 會 在 兩 側 的 受 水 壺 一 邊 空 、 一 邊 仍 有 剩 水 ， 以 致 重 量 不 等 的 情 況 下 ， 向 重 的 一 邊 轉 動 。 這 時 候 ， 下 一 個 受 水 壺 降 落 到 格 叉 上 ， 同 時 天 關 已 下 降 ， 即 左 天 鎖 關 上 ， 卡 住 樞 輪 ， 使 樞 輪 不 再 往 前 轉 ， 並 利 用 右 天 鎖 來 防 止 樞 輪 因 反 作 用 力 而 倒 轉 。 等 受 水 壺 滿 水 下 傾 時 ， 壓 下 關 舌 ， 又 會 開 始 另 一 次 的 擒 縱 作 用 。 由 於 樞 輪 十 分 巨 大 ， 它 轉 動 時 ， 力 量 便 足 以 帶 動 齒 輪 及 相 連 的 天 柱 跟 著 轉 動 。 在 天 柱 上 面 ， 另 外 連 貫 著 兩 個 齒 輪 ， 分 別 帶 動 下 層 的 報 時 系 統 、 中 層 的 渾 象 ， 以 及 上 層 的 渾 儀 ， 整 個 水 運 儀 象 台 ， 就 這 麼 均 勻 地 運 轉 不 息 了 。 |