苏颂水运仪象台的科学原理研究

苏颂水运仪象台代表了中国古代天文仪器制造的最高水平， 在世界天文学史上也占有崇高的地位。中国（大陆和台湾）和日本已有的复原都是以王振铎及坎布里奇的研究为基础， 对动力系统的控制和传动的复原都存在明显的错误和缺陷， 并不能反映水运仪象台的原貌。 本项目通过对原始文本的仔细研读， 运用动动学和动力学模拟分析，按全新的思路对水运仪的科学原理进行全面深入的研究。 解决枢轮"擒纵机构"科学原理的关键问题， 提出新的，既符合历史本来面目，又科学合理的复原方案。 对水运仪的尺寸、齿轮传动比、浑仪浑象与天同步、报时精度等天文技术问题进行详细而有创新的研究。 本项目的研究成果将不仅解决水运仪象台的科学原理认知问题， 而且将为复原水运仪提供科学原理、技术方案、参数和指标。 该项目本质上是一项关于古代天文、观测和技术的综合性难题研究， 研究将大大促进天文学史学科的发展。

北宋苏颂等人建造的水运仪象台是中国古代天文仪器制造史上的高峰, 被誉为是世界上的最早的天文钟，尤其是水运仪的枢轮擒纵机构，被认为是机械钟的先驱。 自上世纪50年代起, 中外对苏颂水运仪象台有过很多复原研究, 台湾、日本以及最近福建同安还进行了1：1的复原。 然而这些复原对于水运仪的关键部件枢轮擒纵机构的认识都是基于50年前英国学者提出的“翻斗”方案， 与历史上的实际情况不符。 本项目通过对《新仪象法要》仔细研读，运用运动学和动力学模拟分析，采用试验方法，对水运仪的机械原理进行了新的探索， 对水运仪的原理和功能有了新的认识。 对水运仪的尺寸、齿轮传动、天象仪器同步、报时精度等天文技术问题进行详细的研究。 基于新的认识， 以科学的并且符合历史原貌的“不翻斗”方案复原水运仪象台。 1：3的复原模型在国际天文学联合会代表大会期间展出（北京2012年8月）。 复原研究所获得的技术参数为1：1复原奠定了基础。 本项目的“不翻斗”方案，证明了水运仪擒纵机制的可行性，对于中国古代天文仪器史研究和机械史研究都是非常重要的结论。 本项目获得专利1项， 包括复原水运仪最关键的擒纵机构的方案和技术参数。