張(zhang)思訓,今四川巴中(巴州(zhou)區)石城人(ren),北宋時(shi)期(qi)的(de)(de)著名(ming)天(tian)(tian)(tian)(tian)文(wen)學家,曾是(shi)(shi)司天(tian)(tian)(tian)(tian)展覽館監(jian)學生。公元(yuan)979年對(dui)(dui)渾天(tian)(tian)(tian)(tian)儀(yi)(yi)進(jin)行(xing)了(le)重大的(de)(de)革新,制造(zao)(zao)了(le)世(shi)界上第一臺(tai)自動天(tian)(tian)(tian)(tian)象(xiang)儀(yi)(yi)——太平渾儀(yi)(yi),又稱水運渾象(xiang)。此(ci)儀(yi)(yi)用(yong)水銀(yin)作動力(li)(li),是(shi)(shi)世(shi)界上使(shi)用(yong)水銀(yin)于(yu)機械(xie)儀(yi)(yi)表的(de)(de)始(shi)祖。自落下(xia)閎創(chuang)造(zao)(zao)渾天(tian)(tian)(tian)(tian)儀(yi)(yi)之后(hou),最(zui)(zui)初用(yong)人(ren)力(li)(li)推(tui)動其運轉,后(hou)來改用(yong)水力(li)(li)。但是(shi)(shi)人(ren)們在(zai)實踐中發現(xian),“運轉以水,至冬中凝凍(dong)遲澀,遂為(wei)(wei)疏略,寒暑無準”。這(zhe)樣對(dui)(dui)于(yu)報時(shi)、定節氣、造(zao)(zao)歷的(de)(de)準確性關系極大,進(jin)而(er)影響到人(ren)民的(de)(de)生產和生活。面(mian)對(dui)(dui)渾天(tian)(tian)(tian)(tian)儀(yi)(yi)動力(li)(li)出現(xian)的(de)(de)新課題,張(zhang)思訓進(jin)行(xing)了(le)許多(duo)試驗和探索(suo),最(zui)(zui)終找到用(yong)水銀(yin)代替(ti)水作動力(li)(li)。因為(wei)(wei)水銀(yin)的(de)(de)內聚力(li)(li)很(hen)強,特別(bie)是(shi)(shi)具有在(zai)空中保持穩定的(de)(de)性能,可保證渾天(tian)(tian)(tian)(tian)儀(yi)(yi)正常的(de)(de)運轉。在(zai)渾天(tian)(tian)(tian)(tian)儀(yi)(yi)上安裝(zhuang)(zhuang)計(ji)時(shi)器(qi),是(shi)(shi)我國唐(tang)代天(tian)(tian)(tian)(tian)文(wen)學家一行(xing)、梁令瓚的(de)(de)發明。他(ta)們在(zai)水運渾天(tian)(tian)(tian)(tian)儀(yi)(yi)上安裝(zhuang)(zhuang)擒(qin)(qin)縱器(qi),指揮兩個(ge)木人(ren)按(an)時(shi)擊鼓、敲(qiao)鐘,產生了(le)世(shi)界上最(zui)(zui)早(zao)的(de)(de)機械(xie)時(shi)鐘。張(zhang)思訓對(dui)(dui)這(zhe)個(ge)機械(xie)計(ji)時(shi)鐘也進(jin)行(xing)了(le)較大改革。由擒(qin)(qin)縱器(qi)指揮的(de)(de)自動報時(shi)和擊鐘鼓的(de)(de)木人(ren)成(cheng)倍增加,并(bing)把報時(shi)和擊鐘鼓分離為(wei)(wei)兩個(ge)系統,即(ji)“七值神(shen)左(zuo)搖鈴(ling),右扣鐘,中擊鼓,以定刻數(shu)。每一晝(zhou)夜,周而(er)復(fu)始(shi)。又為(wei)(wei)十二(er)神(shen)各值一時(shi)。至其時(shi),則自執辰牌,循環(huan)而(er)出,隨刻數(shu)以定晝(zhou)夜短(duan)長”。《宋史·天(tian)(tian)(tian)(tian)文(wen)志》稱:“其制與舊儀(yi)(yi)不同(tong),最(zui)(zui)為(wei)(wei)巧捷”。袁綱(gang)《楓(feng)窗小牘(du)》贊:“新制成(cheng)于(yu)自然(ran),尤為(wei)(wei)精妙”。
張思訓於(wu)公元(yuan)979年設計的渾象,於(wu)公元(yuan)980年制成。據(ju)《宋史?天(tian)(tian)(tian)文志》載:「其制:起樓高丈馀,機隱於(wu)內,規天(tian)(tian)(tian)矩地(di)。下設地(di)輪(lun)、地(di)足;又為(wei)橫輪(lun)、側(ce)輪(lun)、斜輪(lun)、定身關(guan)、中(zhong)(zhong)關(guan)、小關(guan)、天(tian)(tian)(tian)柱;七直(zhi)神,左搖鈴(ling),右扣(kou)鐘,中(zhong)(zhong)擊(ji)鼓,以(yi)(yi)定刻數(shu)。每(mei)一晝夜,周而復始。又以(yi)(yi)木為(wei)十二神,各(ge)直(zhi)一時(shi)(shi),至其時(shi)(shi)則(ze)自執辰(chen)牌,循(xun)環而出,隨刻數(shu)以(yi)(yi)定晝夜短長(chang);上有天(tian)(tian)(tian)頂、天(tian)(tian)(tian)牙、天(tian)(tian)(tian)關(guan)、天(tian)(tian)(tian)指(zhi)、天(tian)(tian)(tian)抱(bao)(托(tuo))、天(tian)(tian)(tian)束、天(tian)(tian)(tian)條,布三百六十五(wu)度,為(wei)日、月、五(wu)星、紫(zi)微宮、列宿(su)、斗建、黃赤道,以(yi)(yi)日行(xing)度定寒暑進退。」
這段文(wen)字所記(ji)載(zai)的(de)(de)(de)機械部件(jian)和(he)齒輪(lun)名稱,比唐代(dai)一(yi)行和(he)梁令瓚的(de)(de)(de)「水運渾天(tian)(tian)(tian)(tian)」記(ji)載(zai)要詳細得多。其中(zhong)的(de)(de)(de)「地(di)輪(lun)」可能和(he)蘇頌(song)水運儀(yi)象臺的(de)(de)(de)「樞輪(lun)」即動(dong)力(li)輪(lun)相(xiang)類似。「定(ding)身(shen)關(guan)(guan)(guan)、中(zhong)關(guan)(guan)(guan)、小關(guan)(guan)(guan)」一(yi)類機械也可能與蘇頌(song)的(de)(de)(de)天(tian)(tian)(tian)(tian)關(guan)(guan)(guan)、天(tian)(tian)(tian)(tian)鎖(suo)的(de)(de)(de)功效雷(lei)同,是(shi)用(yong)於控制(zhi)「地(di)輪(lun)」的(de)(de)(de)慣性運動(dong)的(de)(de)(de),也就是(shi)起擒縱器(qi)的(de)(de)(de)作用(yong)。「定(ding)身(shen)關(guan)(guan)(guan)」一(yi)詞生(sheng)動(dong)地(di)表述了控制(zhi)「地(di)輪(lun)」轉動(dong)的(de)(de)(de)意義。而(er)在報時機械之上的(de)(de)(de)「天(tian)(tian)(tian)(tian)牙(ya)」、「天(tian)(tian)(tian)(tian)關(guan)(guan)(guan)」、「天(tian)(tian)(tian)(tian)束」、「天(tian)(tian)(tian)(tian)條」等機件(jian)又可能是(shi)操縱渾儀(yi)或渾象的(de)(de)(de)設置(zhi)。以木偶制(zhi)成的(de)(de)(de)「七直神(shen)」、「十二(er)神(shen)」是(shi)報時機件(jian)。
張思訓的這架天文鐘與一行(xing)不同之處,是以水銀推動(dong)(dong)動(dong)(dong)力(li)輪,同時,「著日月(yue)象,皆取仰(yang)視」。《宋史?天文志》還說(shuo):「按舊法,日月(yue)晝夜行(xing)度皆人(ren)所運(yun)行(xing),新制成(cheng)於自然,尤為精妙。」看來,張衡和一行(xing)等人(ren)的渾象都有部分(fen)需人(ren)操作或調整(zheng),而張思訓則設計了一種全自動(dong)(dong)的渾象。
可(ke)惜,有關(guan)張思(si)訓儀(yi)(yi)象的文字記載(zai)過於(wu)簡略,更無繪(hui)圖留下來供我(wo)們研(yan)究。因而蘇頌的《新儀(yi)(yi)象法要(yao)》,在人(ren)類文化(hua)史上(shang)就顯得更為可(ke)貴了。