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　　科技

　　水運(yùn)儀象臺

　　元祐元年（1086年），蘇頌奉命檢驗(yàn)當(dāng)時太史局等使用的各架渾儀（見渾儀和渾象）。因此想到應(yīng)有表演的儀器和渾儀配合使用。先前太平興國四年（公元979年）張思訓(xùn)曾創(chuàng)造水運(yùn)渾象“太平渾儀”，后因機(jī)繩斷壞，無人知其制法。蘇頌訪知吏部守當(dāng)官韓公廉精通數(shù)學(xué)、天文學(xué)，告以張衡、梁令瓚、張思訓(xùn)儀器法式大綱。

　　韓公廉寫出《九章勾股測驗(yàn)渾天書》一卷，并造成機(jī)輪木樣一座。后由蘇頌和韓公廉于元祐三年（1088年）集合一批工人制造，元祐七年竣工。這是一座把渾儀、渾象和報(bào)時裝置三組器件合在一起的高臺建筑，整個儀器用水力推動運(yùn)轉(zhuǎn)，后稱水運(yùn)儀象臺，其中有許多突出的發(fā)明創(chuàng)造。

　　蘇頌所研制的水運(yùn)儀象臺是一座高12米，寬7米，像三層樓房一樣的巨型天文儀器。蘇頌在說明中說：“兼采諸家之說，備存儀象之器，共置一臺中。臺有二隔，置渾儀于上，而渾象置于下，樞機(jī)輪軸隱于中，鐘鼓時刻司辰運(yùn)于輪上，……以水激輪，輪轉(zhuǎn)而儀象皆動?！彼\(yùn)儀象臺的上層是觀測天體的渾儀，中層是演示天象的渾象，下層是使渾儀、渾象隨天體運(yùn)動而報(bào)時的機(jī)械裝置。它兼有觀測天體運(yùn)行，演示天象變化，以及隨天象推移而有木人自動敲鐘、擊鼓、搖鈴，準(zhǔn)確報(bào)時的三種功用。它不僅在國內(nèi)取得了前無古人的成就，而且在三個方面為人類作出了貢獻(xiàn)，使許多中外科技史專家為之嘆服。

　　首先，置于水運(yùn)儀象臺上層觀測用的渾儀，通過“天運(yùn)單環(huán)”與“樞輪”相聯(lián)，使渾儀能隨樞輪運(yùn)轉(zhuǎn)。這與現(xiàn)代天文臺轉(zhuǎn)儀鐘控制天體望遠(yuǎn)鏡隨天體運(yùn)動的原理是一樣的。因此，可以說水運(yùn)儀象臺的這套裝置是現(xiàn)代天文臺跟蹤機(jī)械——轉(zhuǎn)儀鐘的遠(yuǎn)祖。英國科技史家李約瑟對這一點(diǎn)給以高度評價：“蘇頌把時鐘機(jī)械和觀察用渾儀結(jié)合起來，在原理上已經(jīng)完全成功。因此可以說他比羅伯特·胡克先行了六個世紀(jì)，比方和斐先行了七個半世紀(jì)?！?/p>

　　其次，水運(yùn)儀象臺頂部設(shè)有九塊活動的屋板，雨雪時可以防止對儀器的侵蝕，觀測時可以自由拆開。水運(yùn)儀象臺的活動屋頂是現(xiàn)代天文臺圓頂?shù)淖嫦?。所以，蘇頌與韓公廉又是世界上最早設(shè)計(jì)和使用天文臺觀測室自由啟閉屋頂?shù)娜恕?/p>

　　第三，水運(yùn)儀象臺的原動輪叫樞輪，是一個直徑1丈1尺，由72根木輻，挾持著36個水斗和36個勾狀鐵撥子組成的水輪。樞輪頂部設(shè)有一組叫“天衡”、“天關(guān)”、“天權(quán)”、“左右天鎖”的杠桿裝置，樞輪靠銅壺滴漏的水推動。當(dāng)漏壺的水滴滿一個樞輪水斗時，“樞權(quán)”失去平衡，“格叉”下傾，樞權(quán)揚(yáng)起，輪邊鐵撥子撥開“關(guān)舌”，拉動“天衡”，“天關(guān)”上啟，樞輪下轉(zhuǎn)。由于“左右天鎖”的擒縱抵拒作用，使樞輪只能轉(zhuǎn)過一輻，以次循環(huán)往復(fù)，等時運(yùn)轉(zhuǎn)。天衡系統(tǒng)對樞輪杠桿的這種擒縱控制與現(xiàn)代鐘表的關(guān)鍵機(jī)件——錨狀擒縱機(jī)構(gòu)（俗稱卡子），具有基本上相同的作用。所以說水運(yùn)儀象臺的天衡系統(tǒng)是現(xiàn)代鐘表的先驅(qū)。

　　李約瑟在深入研究了水運(yùn)儀象臺之后，曾改變了他過去的一些觀點(diǎn)。他在《中國科學(xué)技術(shù)史》中說：“我們借此機(jī)會聲明，我們以前關(guān)于‘鐘表裝置……完全是14世紀(jì)早期歐洲的發(fā)明’的說法是錯誤的。使用軸葉擒縱器重力傳動機(jī)械時鐘是14世紀(jì)在歐洲發(fā)明的?？墒牵谥袊S多世紀(jì)之前，就已有了裝有另一種擒縱器的水力傳動機(jī)械時鐘?！?/p>

　　蘇頌主持創(chuàng)制的水運(yùn)儀象臺是十一世紀(jì)末中國杰出的天文儀器，也是世界上最古老的天文鐘。國際上對水運(yùn)儀象臺的設(shè)計(jì)給予了高度的評價，認(rèn)為水運(yùn)儀象臺為了觀測上的方便，設(shè)計(jì)了活動的屋頂，這是今天天文臺活動圓頂?shù)淖嫦?；渾象一晝夜自轉(zhuǎn)一圈，不僅形象地演示了天象的變化，也是現(xiàn)代天文臺的跟蹤器械 — 轉(zhuǎn)儀鐘的祖先；水運(yùn)儀象臺中首創(chuàng)的擒縱器機(jī)構(gòu)是后世鐘表的關(guān)鍵部件，因此它又是鐘表的祖先。從水運(yùn)儀象臺可以反映出中國古代力學(xué)知識的應(yīng)用已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的水平。

　　蘇頌和韓公廉在完成水運(yùn)儀象臺之后，又研制了一臺單獨(dú)的水力推動的渾天象。人鉆入天球內(nèi)觀看，在天球上鑿孔為星，十分逼真。這是中國歷史上第一架有明確記載的假天儀，它的創(chuàng)造性也是前無古人的。?

　　機(jī)械

　　水運(yùn)儀象臺完成后，蘇頌于紹圣初年（約1094～1096年間）把水運(yùn)儀象臺的總體和各部件繪圖加以說明，著成《新儀象法要》一書。

　　蘇頌在《新儀象法要》中繪制了有關(guān)天文儀器和機(jī)械傳動的全圖、分圖、零件圖50多幅，繪制機(jī)械零件150多種，其中多為透視圖和示意圖，這是我國也是世界上保存至今的最早最完整的機(jī)械圖紙。正是根據(jù)這些圖紙，王振鐸、李約瑟等人才能較準(zhǔn)確地復(fù)原出水運(yùn)儀象臺的全貌。例如從這些圖紙和說明文字中可以知道，水運(yùn)儀象臺樞輪的運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律是齒輪系從6個齒到600個齒的傳動；每25秒落水一斗，每刻鐘轉(zhuǎn)一周，一晝夜轉(zhuǎn)96周，而晝夜機(jī)輪、渾象、渾儀也轉(zhuǎn)一周，這與地球運(yùn)動是大致相應(yīng)的。又如，通過這些圖紙，我們知道水運(yùn)儀象臺第一層木閣內(nèi)是晝夜鐘鼓輪，有不等高的三層小立柱，可以拉動三個木人的撥子，以關(guān)撥作用拉動本人的手臂，到一刻鐘時，木人出而擊鼓，時初搖鈴，時正敲鐘。而第二層木閣內(nèi)是晝夜時初正輪，第三層木閣內(nèi)是報(bào)刻司辰輪，第四層木閣內(nèi)是夜漏金鉦輪，第五層木閣內(nèi)是夜漏司辰輪。要是沒有這些珍貴的圖紙，我們就難以弄清木閣內(nèi)的機(jī)械木人是如何按時擊鼓、搖鈴和敲鐘的。因此，《新儀象法要》中所附機(jī)械圖是了解蘇頌天文著作及其成就的關(guān)鍵，同時也是進(jìn)而釋讀張衡、一行、張思訓(xùn)等同類著作的鑰匙。

　　星圖

　　蘇頌為了能更直觀地理解星宿的昏曉出沒和中天，又提出設(shè)計(jì)一種人能進(jìn)入渾天象內(nèi)部來觀察的儀器，即假天儀。具體設(shè)計(jì)仍由韓公廉推算完成。它是用竹木制成，形如球狀竹籠，外面糊紙。按天上星宿的位置，在紙上開孔。人進(jìn)入球內(nèi)觀看，外面的光從孔中射入，呈現(xiàn)出大小不同的亮點(diǎn)，好象夜空中的星星一般。人懸坐球內(nèi)扳動樞軸，使球體轉(zhuǎn)動，就可以更形象地看到星宿的出沒運(yùn)行。這架儀器是近代天文館中星空演示的先驅(qū)。

　　蘇頌在《新儀象法要》中還繪有多種星圖，如“渾象紫微垣星圖”、“渾象東北方中外官星圖”、“渾象西南方中外官星圖”、“渾象北極星圖”、“渾象南極星圖”、“四時昏曉加臨中星圖”、“春分昏中星圖”、“春分曉中星圖”、“夏至昏中星圖”、“夏至?xí)灾行菆D”、“秋分昏中星圖”、“秋分曉中星圖”、“冬至昏中星圖”、“冬至?xí)灾行菆D”等，計(jì)14幅。

　　這14幅星圖中，最有價值的是前五幅。其中“渾象東北方中外官星圖”是從角宿到壁宿的星官，“渾象西南方中外官星圖”是從奎宿到軫宿的星官，“渾象紫微垣星圖”，是以北斗七星為主的布列于渾象之北上規(guī)的183顆星，“渾象南極星圖”和“渾象北極星圖”則是以天球赤道為最外界大圓的南天星圖和北天星圖。蘇頌為了星圖繪制精確，采取了圓橫結(jié)合的畫法。橫圖分成兩段：東北方中外官星圖是從秋分到春分，西南方中外官星圖是從春分到秋分。另外，在把球面上的星辰繪制到平面上時，蘇頌發(fā)現(xiàn)了失真問題，于是他采用了把天球循赤道一分為二，再分別以北極和南極為中心畫兩個圓圖的方法，從而減少了失真，這是星圖繪制中的一項(xiàng)新成就。

　　蘇頌星圖是歷史上流傳下來的全天星圖中保存在國內(nèi)的最早星圖。保存至今的唐代敦煌星圖，在時間上比蘇頌星圖要早，但被斯坦因盜走，現(xiàn)存?zhèn)惗夭涣蓄嵅┪镳^。但是，蘇頌星圖比敦煌星圖更細(xì)致和更準(zhǔn)確。如敦煌星圖繪星1350顆，蘇頌星圖繪星1464顆；敦煌星圖主要依據(jù)《禮記·月令》的資料，并非實(shí)測；而蘇頌星圖則是根據(jù)元豐年間的實(shí)測繪制；敦煌星圖是從玄枵（子）開始，按十二次的順序作不連續(xù)排列，中間夾以說明文字，有關(guān)分野問題也不科學(xué)，蘇頌星圖則從角宿開始，按二十八宿順序，作連續(xù)排列，并完全去掉了有關(guān)分野等不科學(xué)成分。

　　就所列星的數(shù)目而言，蘇頌星圖的貢獻(xiàn)也是值得稱道的。如歐洲到14世紀(jì)文藝復(fù)興以前，觀測的星數(shù)是1022顆，要比蘇頌星圖少422顆，因此，西方的科技史家蒂勒、布朗和薩頓等甚至認(rèn)為：“從中世紀(jì)直到14世紀(jì)末，除中國的星圖以外，再也舉不出別的星圖了?！?/p>

　　文學(xué)

　　蘇頌是一位“高產(chǎn)”的詩人，僅收錄在《蘇魏公文集》中的詩歌就有587首，且多是律詩、絕句。長律多達(dá)1400字，可謂“律詩之最”。

　　蘇頌的大部分詩作是奉和之作，其中有一些是與一代詩翁歐陽修、蘇東坡的奉和詩篇。但也不乏名篇佳作。

　　《前后使遼詩》就是他的上乘之作，具有現(xiàn)實(shí)主義筆觸和真摯情感。如《和土河館遇小雪》“人看滿路瓊瑤跡，盡道光華使者行”，反映為使者送行的盛況和使者的高尚、復(fù)雜心理；《和就日館》“戎疆迢遞戴星行，朔騎奔馳束火迎”，“每念皇家承命重，愧無才譽(yù)副群情”，生動記述遼國使者迎接宋使的情形，反映詩人憂國憂民、惟恐任務(wù)完成不好的心情。此外，如描繪“青山如壁地如盤”的北國風(fēng)光，“牧羊山下動成群”的勞動景象，“依稀村落見南風(fēng)”的異國風(fēng)情等。

　　外交

　　蘇頌一生，兩次使遼，每次出使遼國往返時間多達(dá)四個多月；三次任接待遼使的伴使（陪同團(tuán)團(tuán)長）。

　　蘇頌首次使遼，是在宋·英宗·治平四年（1067年）八月丁卯，以三司度支判官身份，與張宗益等一同出使遼國的，時年48歲，途中寫下前《使遼詩》30首，主要記述他的所見所聞及抒發(fā)對老友的懷念之情。

　　蘇頌第二次使遼，為10年后宋·神宗·熙寧十年（1077年）八月已丑，以龍圖閣直學(xué)士、給事中(時任秘書監(jiān)兼集賢院學(xué)士)身份，作為大遼國的生辰國信使，和英州刺史姚麟等出使遼國，參加遼道宗的生辰慶典。往返途中寫下后《使遼詩》28首。由于時過10年，舊地重游，感慨萬千，不僅記述了遼國隆重的接待，而且用大量篇幅描繪了在和睦友好相處下，遼國人民悠閑、安逸的生活，歌頌和平睦鄰政策的可貴與正確。

　　蘇頌在兩次使遼、三次伴使的與遼國打交道期間，蘇頌十分注意搜集整理遼國的政治制度、經(jīng)濟(jì)實(shí)力、軍事設(shè)施、山川地理、風(fēng)土民情、外交禮儀等情況，及時向朝廷提供。

　　蘇頌認(rèn)為：“彼講和日久，頗竊中國典章禮義，以維持其政，上下相安，未有離貳之意”，但也必須注意其“叛服不?！薄２⒏鶕?jù)宋、遼兩國的實(shí)際，提出與遼朝和睦修好的外交政策，深得皇帝的賞識與贊同，堅(jiān)定了宋朝對遼推行友好政策的信心。 [8]?

　　藏書

　　蘇頌于皇祐五年（1053年）召試館閣校勘、遷集賢校理。當(dāng)時館閣校理吳及，奏請全面整理國家藏書，置館閣編訂書籍官，有秘書閣校理蔡抗、陳襄，集賢校理陳繹等，分為史館、昭文館、集賢院、秘閣各為編次書籍。他在館閣任職長達(dá)9年之久，富弼稱他“古君子”。因其整理藏書成就顯著，不久授秘書監(jiān)之職，統(tǒng)管國家三館秘閣圖籍之事。家藏書數(shù)萬卷，秘閣未收藏者頗多，然還從秘閣傳抄書籍每日兩千言，并親加校讎。他致仕后，當(dāng)時葉夢得為丹徒縣尉，聽說他藏書多，乃借其藏本回家傳抄。宋神宗曾仰慕其藏書之富，問其“卿家必有異書，何以父子皆以博學(xué)知名？”他對曰：“吾收書數(shù)萬卷，自小官時得之甚艱，又皆親校手題，使門閱不墜，則此文當(dāng)益廣”。曾作有《書帙銘》，告誡子孫要“唯蘇氏世，宦學(xué)以儒。何以遺后，其在此書。非學(xué)何立，非書何習(xí)。終以不倦，圣賢可及”。著有《蘇魏公集》72卷。孫蘇象先著有《譚訓(xùn)》，記其祖父藏書事跡甚詳。 [9]?

　　藥物學(xué)

　　嘉祐初年，蘇頌受詔校定與編撰醫(yī)書。蘇頌做科技工作時，不但指導(dǎo)全局，而且親自動手，不憚繁巨，不畏勞苦?！秷D經(jīng)本草》的標(biāo)本、藥圖和說明文字來自四面八方，“今天下所上，繪事千名……事有詳略，言多鄙俚。向非專一整比，緣飾以文，則前后不倫，披尋難曉”。為整理這堆積如山、其亂如麻的原始材料，他提出了六項(xiàng)原則。蘇頌的前三項(xiàng)原則是想盡一切辦法把問題研究明白；后三項(xiàng)原則是實(shí)事求是，既不輕易舍棄來自基層的資料，也不急于作出判斷，而是兩說并存或存疑待考。這也是他的工作能取得重大成就并經(jīng)受住時間考驗(yàn)的一個重要原因。

　　嘉祐二年（1057年），與掌禹錫、林億等一起編寫了《嘉祐補(bǔ)注神農(nóng)本草》（簡稱《嘉祐本草》）。為了改變本草書中混亂和錯訛狀況，他建議：“諸路州縣應(yīng)將產(chǎn)藥去處，并令識別人仔細(xì)辨認(rèn)根、莖、苗、葉、花、實(shí)，形色、大小，并蟲、魚、鳥、獸、玉石等堪入藥用者，逐件畫圖，并一一開說著花、結(jié)果、收采時月及所用功效。其番夷所采藥，即令詢問榷場、市舶、商客，亦依此供析，并取逐味各一二兩或一二枚，封角，因入京人差赍送當(dāng)所投納，以昭憑證。畫成本草圖，并別撰圖經(jīng)，所冀與今本草并行，使后人用藥知所依據(jù)?！?/p>

　　朝廷采納了蘇頌的建議，并委任他編撰《圖經(jīng)本草》。經(jīng)過四年的艱苦努力，在嘉祐六年（1061年），蘇頌編撰完成了《圖經(jīng)本草》21卷。

　　《圖經(jīng)本草》在藥物學(xué)上有重大價值。唐《新修本草》的藥圖和《天寶單方藥圖》都已散佚殆盡，韓保升《蜀本草》的藥圖也已不存?！秷D經(jīng)本草》在這種情況下誕生，其意義更加重大。它不僅對藥性配方提供了依據(jù)，而且對歷代本草的糾謬訂訛作出了新貢獻(xiàn)，特別是使過去無法辨認(rèn)的藥物可以確認(rèn)無誤。如牛膝，《神農(nóng)本草經(jīng)集注》說：“其莖有似牛膝，故以為名。乃云有雌雄，雄者莖紫色而節(jié)大為勝爾?！币源撕茈y判斷出是什么植物?！秷D經(jīng)本草》則寫得十分具體：“春生苗，莖高二三尺，青紫色。有節(jié)如鶴膝，又如牛膝狀，以此名之。葉尖圓如匙，兩兩相對于節(jié)上，生花作穗，秋結(jié)實(shí)甚細(xì)。”我們可以根據(jù)匙形對生葉，細(xì)實(shí)穗狀花，節(jié)部結(jié)牛膝三大特征，斷定為莧科植物懷牛膝。

　　為編寫《圖經(jīng)本草》而進(jìn)行的全國性普查，其另一重要意義是擴(kuò)大了藥源。如菟絲過去從朝鮮進(jìn)口，現(xiàn)知冤句（山東荷澤）也產(chǎn)此藥。奚毒原知只有河南嵩山少室出產(chǎn)，而從提供分析的樣品中知道四川也有，等等。

　　《圖經(jīng)本草》在生物學(xué)上也有較大貢獻(xiàn)。如它對動植物形態(tài)進(jìn)行了準(zhǔn)確生動的描述：烏賊魚，“形若革囊，口在腹下，八足聚生口旁，只一骨，厚三四分，似小舟，輕虛而白。又有兩須如帶，可以自纜，故別名纜魚。”真切地反映了頭足綱烏賊科動物的特點(diǎn)。

　　《圖經(jīng)本草》在礦物學(xué)與冶金技術(shù)方面也有一定貢獻(xiàn)。如它記載了丹砂、空青、曾青等105種礦物藥。丹砂條的描述說：“丹砂生符陵山谷。今出辰州、宜州、階州，而辰州者最勝，謂之辰砂。生深山石崖間，土人采之，穴地?cái)?shù)十尺，始見其苗，乃白石耳，謂之朱砂床。砂生石上，其塊大者如雞子，小者如石榴子……又似云母片可析者，真辰砂也，無石者彌佳。過此皆淘土石中得之，非生于石床者。”這里不僅說明了丹砂這種礦物藥的產(chǎn)地和特點(diǎn)，而且簡要介紹了丹砂礦的開采過程。

　　《圖經(jīng)本草》中關(guān)于冶金技術(shù)也有許多記載，如關(guān)于鋼鐵冶煉的工藝過程：“初煉去礦，用以鑄瀉器物者，為生鐵；再三銷拍，可做鍱者，為鑐鐵，亦為之熟鐵；以生柔相雜和，用以做刀劍鋒刃者，為鋼鐵?！边@簡要描述了宋代三種鋼鐵的冶煉方法及其不同功用。又如對煉銀的方法記述說：“銀在礦中與銅相雜，土人采得，以鉛再三煎煉方成?！睂掖捣掋y的工藝說：“其初采礦時，銀銅相雜，先以鉛同煎煉，銀隨鉛出。又采山木葉燒灰，開地作爐，填灰其中，謂之灰池。置鉛銀于灰上，更加火大煅，鉛滲灰下，銀住灰上，罷火，候冷出銀?！边@是關(guān)于灰吹法煉銀的最早最詳盡的記載?！秷D經(jīng)本草》的科學(xué)貢獻(xiàn)是多方面的，還有待我們進(jìn)一步地研究和發(fā)掘。