看600年歷史的布拉格天文鐘

(2010-08-29 23:20:54)轉載

布拉格的天文鐘

文/圖 郭濤

天文鐘是一種特別設計的、能用多種形式來表達天體時空運行的儀器。它是把動力機械和許多傳動機械組合在一個整體里，利用幾組齒輪系把機輪的運動變慢，使它經常保持一個恆定的速度，和天體運動一致。天文鐘既能表示天象，又能計時。它可以顯示太陽、月亮、星座在該時刻的相對位置，有的更可顯示主要行星的位置。

鐘盤上畫著代表地球和天空的背景

布拉格天文鐘由三個最主要的部分構成：「天文錶盤」、「耶酥和十二門徒」、以及「日曆鐘盤」。

捷克布拉格的舊市政廳天文鐘是最著名的天文鐘之一，它被稱為Prague Orloj。鐘的核心部分完成於1410年，鐘盤上畫著代表地球和天空的背景，並且有四個主要的移動的圓盤，分別是黃道十二宮圓盤，老捷克時間表，太陽和月亮。

雖然時間已經過去了600年，但是它的機械小宇宙依然在正常地運行，並百年如一日地為人們精確報時。布拉格天文鐘由三個最主要的部分構成：「天文錶盤」、「耶酥和十二門徒」、以及「日曆鐘盤」。

四個人像雕像位於鐘的側面，每個小時都處於運轉之中。

每個人都會動的~

所謂「天文錶盤」，就是一個機械的天文星盤，這個裝置的運用是因為中世紀時人們對於天文學的極度關注。可以這樣認為，這座天文鐘是一個簡單的天象儀，展示著宇宙的初態。「天文錶盤」的背景表現的是地球與天空的永恆，環繞著四條線路的活動元件，分別是黃道帶內的圓盤裝置、外部旋轉的圓盤裝置，以及太陽和月亮裝置。

天文鐘的背景表現的是地球及天空的局部視圖，中間的藍色環狀物代表地球，上部的藍色代表超出地平線之上的天空。紅色和黑色區域象徵地平線之下的天空。日間，太陽裝置在藍色背景上方；夜間在黑色上方；黎明或黃昏時，機械太陽則活躍於紅色部分之上。

錶盤的藍色圓環上用金質羅馬數字標識著時間的刻度，按通常的一天24小時劃分，為布拉格時間。鐘盤上的金質曲線將藍色劃分為12個部分，標識出從太陽升起到落下之間的每一個時段，以及一年中長的或短的每一天。

圖案精美

在黑色外面的環線內部，有一個可動的刻度圓盤表示黃道帶，標識著太陽在黃道日的位置。這個地方的指針為逆時針轉動。也就是說，如果現在太陽所處的位置是白羊宮，那麼接下來，指針將會逆時針轉向金牛宮。黃道帶的這個位移裝置得源於將黃道帶平面圖利用北極為基礎進行立體投射，這在天文鐘上是較為常見的一種製作手法。

在鐘的外表面，黑色背景上有金色的諾謨圖數字，這是一種包含三個或多個數學變數值的刻度的計算圖，國內外科技界常把它作為一種快速計算手段。這些數字標識著老捷克時間（或者說義大利時間），有24種標識日落時間的方式，從冬季的16:00一直到夏季的20:16期間，都各不相同，這個圓盤在一年之中來回移動著，與日落時間保持著一致。

鐘樓雖不是很高，但是俯瞰城市是足夠了。

一年之中，金質太陽裝置都在環形的黃道圈上移動，指示著黃道的方位。這個太陽裝置屬於指針的附屬裝置，與金指針一起以三種方式指示著不同的時間：布拉格時間、老捷克時間及其他地方的時間。此外，錶盤中央太陽移動的距離，是日出和日落之間的時間。

爬樓梯之前先補充一點能量

在黃道帶中移動的月亮裝置與太陽裝置的功能相似，雖然它轉動的速度要快一些，這個半銀色的球體同樣標識著月亮的位相。小金星裝置象徵的是春分的方位。

買票上塔了

入口非常狹小

中間是電梯，走上去的話要走四周。

最後的一小段旋梯

從裡面看出去

內部的時鐘顯示

四個人像雕像位於鐘的側面，每個小時都處於運轉之中。在製造鐘的時候，人們以此來代表四種蔑視時間的人。一個雕像叫「自負」，表現的是在鏡子中讚賞自己的人；一個是拿著裝著金子的袋子的猶太人，表現的是「貪心」的施高利貸者；鐘的另一側站著「死亡」，這是一個骷髏，在每個正點的時候敲打報時；最後一個是「土耳其異教徒」，它戴著長長的頭巾。

風雪中的布拉格~

中國的天文鐘：

北宋時，刑部尚書蘇頌與韓公廉在元祐四年（1089年）初製成水運儀象台由穩定的水流提供在基座的樞輪最原始的動力，推動報時系統、渾象（用於演示夜空狀況）與渾儀（用於天體測量）的運轉，由於具完善的自動化動力與演示系統，並著有《新儀象法要》一書，較詳細講述製造過程，在1956年被英國科學史學者李約瑟稱此為「中國的天文鐘」，這也是世界上最早的天文鐘。

水運儀象台，中國的天文鐘。

中國歷史博物館和英國科技博物館等博物館收藏了等比例復原的蘇頌設計的水運儀象台。這座巨大的天文鐘高約10米，是利用水輪為原動力帶動儀器運轉的自動化天文鐘，設計十分精妙，是世界上最早的天文鐘。

蘇頌（公元1020-1101年），字於容，泉州南安（今福建水運儀象台泉州西北）人，歷任重要官職，又是傑出的科學家和科技工作的組織者。元祐三年（公元1088年），在他的倡議和領導下，創製了一座天文計時儀器——水運儀象台。水運儀象台是一座底部為正方形，下寬上窄的木結構建築，高36.65尺（約合12米），寬21尺（約合7米）。台分三層：上層放有觀測天體的渾儀；中層是演示天象的渾象；下層是使渾儀、渾象隨天體運轉而報時的計時儀器，它的機械裝置叫「晝夜機輪」。　　

水運儀象台有一組「銅壺滴漏」式的裝置：在一個木架上設兩個水槽，高的是天池，低的是平水壺。平水壺中的水流入全台機械結構的原動輪（樞輪）的水斗。樞輪是由36個水斗和鉤狀鐵撥子組成的由水力推動的機輪。樞輪運轉的速度由一組叫「天衡」系統的槓桿裝置控制。天衡系統對樞輪的這種擒縱控制，與現代鐘錶的關鍵部位——錨狀擒縱器（俗稱卡子）——的作用十分相似。可以毫不誇張地說，水運儀象台的「天衡」系統是現代鐘錶的先驅。英國著名的科技史專家李約瑟博士研究了蘇頌的水運儀象台後，在其所著的《中國科學技術史》中說：中國在14世紀歐洲發明鐘錶以前，「就已有了裝有另一種擒縱器的水力傳動機械時鐘。」 　　

樞輪通過幾組齒輪使計時儀器和天文儀器分別按一定的速度轉動，蘇頌在《新儀象法要》中稱之為「以水激（樞）輪，輪轉而儀象皆動」。台上層的渾儀是觀測天體運行的儀器，它通過齒輪和樞輪軸相連而隨天體運轉，與現代望遠鏡有轉儀鍾控制而隨天體轉動一樣。台中層的渾象是一個球體，球面布列天體的星宿位置。渾象和台下層的晝夜機輪軸相接，隨機軸由東向西轉動，和天體視運動一致，使得球面星座位置和天象相合。而晝夜機輪則能夠隨天象推移使小木人出來敲鐘、擊鼓、示牌等，準確地報告時辰。　　

水運儀象台頂端還設有九塊活動的屋板，雨雪時閉合，防止對儀器的侵蝕，觀測時可以自由拆開。這種活動屋板是現代天文台可以開合的球形台頂的祖先。　　

蘇頌領導創製的水運儀象台，實際上是一座設計非常巧妙，利用水輪為原動力帶動儀器運轉的自動化天文鐘。在公元11世紀就能製造出如此複雜的天文鐘，這充分顯示了我國古代科學技術的先進水平。

（本文技術含量過於專業，大部分文字整理自網路。）