第二节科技方面的重要贡献

苏颂在科技方面的贡献，大致可以概括为以下五点。

水运仪象台的研制

苏颂所研制的水运仪象台是一座高12米，宽7米，像三层楼房一样的巨型天文仪器。苏颂在说明中说：“兼采诸家之说，备存仪象之器，共置一台中。台有二隔，置浑仪于上，而浑象置于下，枢机轮轴隐于中，钟鼓时刻司辰运于轮上，……以水激轮，轮转而仪象皆动。”①水运仪象台的上层是观测天体的浑仪，中层是演示天象的浑象，下层是使浑仪、浑象随天体运动而报时的机械装置。它兼有观测天体运行，演示天象变化，以及随天象推移而有木人自动敲钟、击鼓、摇铃，准确报时的三种功用。它不仅在国内取得了前无古人的成就，而且在三个方面为人类作出了贡献，使许多中外科技史专家为之叹服。

首先，置于水运仪象台上层观测用的浑仪，通过“天运单环”与“枢轮”相联，使浑仪能随枢轮运转。这与现代天文台转仪钟控制天体望远镜随天体运动的原理是一样的。因此，可以说水运仪象台的这套装置是现代天文台跟踪机械——转仪钟的远祖。英国科技史家李约瑟对这一点给以高度评价：“苏颂把时钟机械和观察用浑仪结合起来，在原理上已经完全成功。因此可以说

①见《进仪象状》。

他比罗伯特·胡克先行了六个世纪，比方和斐先行了七个半世纪。”①

其次，水运仪象台顶部设有九块活动的屋板，雨雪时可以防止对仪器的侵蚀，观测时可以自由拆开。水运仪象台的活动屋顶是现代天文台圆顶的祖先。所以，苏颂与韩公廉又是世界上最早设计和使用天文台观测室自由启闭屋顶的人。

第三，水运仪象台的原动轮叫枢轮，是一个直径1丈1尺，由72根木辐，挟持着36个水斗和36个勾状铁拨子组成的水轮。枢轮顶部设有一组叫“天衡”、“天关”、“天权”、“左右天锁”的杠杆装置，枢轮靠铜壶滴漏的水推动。当漏壶的水滴满一个枢轮水斗时，“枢权”失去平衡，“格叉”下倾，枢权扬起，轮边铁拨子拨开“关舌”，拉动“天衡”，“天关”上启，枢轮下转。由于“左右天锁”的擒纵抵拒作用，使枢轮只能转过一辐，以次循环往复，等时运转。天衡系统对枢轮杠杆的这种擒纵控制与现代钟表的关键机件——锚状擒纵机构（俗称卡子），具有基本上相同的作用。所以说水运仪象台的天衡系统是现代钟表的先驱。

李约瑟在深入研究了水运仪象台之后，曾改变了他过去的一些观点。他在《中国科学技术史》中说：“我们借此机会声明，我们以前关于‘钟表装置……完全是14世纪早期欧洲的发明’的说法是错误的。使用轴叶擒纵器重力传动机械时钟是14世纪在欧洲发明的。可是，在中国许多世纪之前，就已有了装有另一种擒纵器的水力传动机械时钟。”①

药物学成就

嘉祐初年，苏颂受诏校定与编撰医书。嘉祐二年（1057），与掌禹锡、林亿等一起编写了《嘉祐补注神农本草》（简称《嘉祐本草》）。为了改变本草书中混乱和错讹状况，他建议：“诸路州县应将产药去处，并令识别人仔细辨认根、茎、苗、叶、花、实，形色、大小，并虫、鱼、鸟、兽、玉石等堪入药用者，逐件画图，并一一开说著花、结果、收采时月及所用功效。其番夷所采药，即令询问榷场、市舶、商客，亦依此供析，并取逐味各一二两或一二枚，封角，因入京人差赍送当所投纳，以昭凭证。画成本草图，并别撰图经，所冀与今本草并行，使后人用药知所依据。”②

朝廷采纳了苏颂的建议，并委任他编撰《图经本草》。经过四年的艰苦

努力，在嘉祐六年（1061），苏颂编撰完成了《图经本草》21卷。

《图经本草》在药物学上有重大价值。唐《新修本草》的药图和《天宝单方药图》都已散佚殆尽，韩保升《蜀本草》的药图也已不存。《图经本草》在这种情况下诞生，其意义更加重大。它不仅对药性配方提供了依据，而且对历代本草的纠谬订讹作出了新贡献，特别是使过去无法辨认的药物可以确认无误。如牛膝，《神农本草经集注》说：“其茎有似牛膝，故以为名。乃云有雌雄，雄者茎紫色而节大为胜尔。”以此很难判断出是什么植物。《图经本草》则写得十分具体：“春生苗，茎高二三尺，青紫色。有节如鹤膝，又如牛膝状，以此名之。叶尖圆如匙，两两相对于节上，生花作穗，秋结实

①李约瑟：《中国科学技术史》第4卷，中译本，科学出版社1975年版，第456页。①见《中国科学技术史》第4卷，第443页。②见《嘉祐本草》后序。

甚细。”①我们可以根据匙形对生叶，细实穗状花，节部结牛膝三大特征，断定为苋科植物怀牛膝。

为编写《图经本草》而进行的全国性普查，其另一重要意义是扩大了药源。如菟丝过去从朝鲜进口，现知冤句（山东荷泽）也产此药。奚毒原知只有河南嵩山少室出产，而从提供分析的样品中知道四川也有，等等。

《图经本草》在生物学上也有较大贡献。如它对动植物形态进行了准确生动的描述：乌贼鱼，“形若革囊，口在腹下，八足聚生口旁，只一骨，厚三四分，似小舟，轻虚而白。又有两须如带，可以自缆，故别名缆鱼。”②真切地反映了头足纲乌贼科动物的特点。

《图经本草》在矿物学与冶金技术方面也有一定贡献。如它记载了丹砂、空青、曾青等105种矿物药。丹砂条的描述说：“丹砂生符陵山谷。今出辰州、宜州、阶州，而辰州者最胜，谓之辰砂。生深山石崖间，土人采之，穴地数十尺，始见其苗，乃白石耳，谓之朱砂床。砂生石上，其块大者如鸡子，小者如石榴子……又似云母片可析者，真辰砂也，无石者弥佳。过此皆淘土石中得之，非生于石床者。”①这里不仅说明了丹砂这种矿物药的产地和特点，而且简要介绍了丹砂矿的开采过程。

《图经本草》中关于冶金技术也有许多记载，如关于钢铁冶炼的工艺过程：“初炼去矿，用以铸泻器物者，为生铁；再三销拍，可做鍱者，为鑐铁，亦为之熟铁；以生柔相杂和，用以做刀剑锋刃者，为钢铁。”②这简要描述了宋代三种钢铁的冶炼方法及其不同功用。又如对炼银的方法记述说：“银在矿中与铜相杂，土人采得，以铅再三煎炼方成。”对灰吹法炼银的工艺说：“其初采矿时，银铜相杂，先以铅同煎炼，银随铅出。又采山木叶烧灰，开地作炉，填灰其中，谓之灰池。置铅银于灰上，更加火大煅，铅渗灰下，银住灰上，罢火，候冷出银。”③这是关于灰吹法炼银的最早最详尽的记载。

《图经本草》的科学贡献是多方面的，还有待我们进一步地研究和发掘。

机械图纸

苏颂在《新仪象法要》中绘制了有关天文仪器和机械传动的全图、分图、零件图50多幅，绘制机械零件150多种，其中多为透视图和示意图，这是我国也是世界上保存至今的最早最完整的机械图纸。正是根据这些图纸，王振铎、李约瑟等先生，才能较准确地复原出水运仪象台的全貌。例如从这些图纸和说明文字中可以知道，水运仪象台枢轮的运转规律是齿轮系从6个齿到600个齿的传动；每25秒落水一斗，每刻钟转一周，一昼夜转96周，而昼夜机轮、浑象、浑仪也转一周，这与地球运动是大致相应的。又如，通过这些图纸，我们知道水运仪象台第一层木阁内是昼夜钟鼓轮，有不等高的三层小立柱，可以拉动三个木人的拨子，以关拨作用拉动本人的手臂，到一刻钟时，木人出而击鼓，时初摇铃，时正敲钟。而第二层木阁内是昼夜时初正轮，①见皖南医学院汤志钧油印辑佚本《本草图经》。②见皖南医学院汤志钧油印辑佚本《本草图经》。①见汤志钧辑油印本《本草图经》。②见汤志钧辑油印本《本草图经》。③见汤志钧辑油印本《本草图经》。

第三层木阁内是报刻司辰轮，第四层木阁内是夜漏金钲轮，第五层木阁内是夜漏司辰轮。要是没有这些珍贵的图纸，我们就难以弄清木阁内的机械木人是如何按时击鼓、摇铃和敲钟的。因此，《新仪象法要》中所附机械图是了解苏颂天文著作及其成就的关键，同时也是进而释读张衡、一行、张思训等同类著作的钥匙。

星图绘制上的新贡献

苏颂在《新仪象法要》中还绘有多种星图，如“浑象紫微垣星图”、“浑象东北方中外官星图”、“浑象西南方中外官星图”、“浑象北极星图”、“浑象南极星图”、“四时昏晓加临中星图”、“春分昏中星图”、“春分晓中星图”、“夏至昏中星图”、“夏至晓中星图”、“秋分昏中星图”、“秋分晓中星图”、“冬至昏中星图”、“冬至晓中星图”等，计14幅。

这14幅星图中，最有价值的是前五幅。其中“浑象东北方中外官星图”是从角宿到壁宿的星官，“浑象西南方中外官星图”是从奎宿到轸宿的星官，“浑象紫微垣星图”，是以北斗七星为主的布列于浑象之北上规的183颗星，“浑象南极星图”和“浑象北极星图”则是以天球赤道为最外界大圆的南天星图和北天星图。苏颂为了星图绘制精确，采取了圆横结合的画法。横图分成两段：东北方中外官星图是从秋分到春分，西南方中外官星图是从春分到秋分。另外，在把球面上的星辰绘制到平面上时，苏颂发现了失真问题，于是他采用了把天球循赤道一分为二，再分别以北极和南极为中心画两个圆图的方法，从而减少了失真，这是星图绘制中的一项新成就。

苏颂星图是历史上流传下来的全天星图中保存在国内的最早星图。保存至今的唐代敦煌星图，在时间上比苏颂星图要早，但被斯坦因盗走，现存伦敦不列颠博物馆。但是，苏颂星图比敦煌星图更细致和更准确。如敦煌星图绘星1350颗，苏颂星图绘星1464颗；敦煌星图主要依据《礼记·月令》的资料，并非实测；而苏颂星图则是根据元丰年间的实测绘制；敦煌星图是从玄枵（子）开始，按十二次的顺序作不连续排列，中间夹以说明文字，有关分野问题也不科学，苏颂星图则从角宿开始，按二十八宿顺序，作连续排列，并完全去掉了有关分野等不科学成分。

就所列星的数目而言，苏颂星图的贡献也是值得称道的。如欧洲到14世纪文艺复兴以前，观测的星数是1022颗，要比苏颂星图少422颗，因此，西方的科技史家蒂勒、布朗和萨顿等甚至认为：“从中世纪直到14世纪末，除中国的星图以外，再也举不出别的星图了。”①

科学上的开拓精神

苏颂在天文仪器、本草医药、机械图纸、星图绘制方面，都能站在时代的前列，这有诸多原因。例如他善于集中群众的智慧，组织集体攻关；善于发现人才，并大胆地提拔任用人才；勤于实验，设计多种方案，反复进行实验；勇于实践，大胆地进行全国性药物普查；尊重科学，实事求是，一时研究不通的问题，宁可存疑，决不附会。而最重要的一条莫过于他在科学上的

①李约瑟：《中国科学技术史》第4卷，第253页。

开拓进取和创新精神。

他的开拓精神是以全面掌握前人的科学成就为基础的。在天文仪器制造方面，他曾详尽地研究了前代天文学家张衡、一行、张思训等取得的成就。他在《进仪象状》中说：“臣谨案历代天文之器，制范颇多，法亦小异……故张衡浑天云置秘室中，以漏水转之，令司之者闭户唱之，以告灵台之观者。璇玑所加，某星始见，某星已中，某星今没，皆如符合。”由此可知他确曾仔细研读过张衡的著作，并继承和发展了张衡划时代的创造，如在浑象上安装一套齿轮系机械传动装置，利用漏壶流水的稳定性推动浑象均匀地绕极轴旋转。

苏颂又说：“唐开元中，诏浮屠一行与率府兵曹梁令瓒及诸术士，再造铸铜浑，为之圆天之象。具列宿及周天度数，注水激轮，令其自转，一日一夜天转一周。又别置二轮络在天外，缀以日月令得运行。……又立二木偶人于地平之前，置钟鼓，使木人自然撞击，以候辰刻。”张衡之后，一行和梁令瓒在天文仪器制造方面，又有了新进展。他们使水运仪象受漏壶控制又能逼真反映天球旋转，创用了反映时间流逝的新装置。苏颂则仔细研究了一行等的新实验，并牢牢地掌握了这一新方向，创造性地运用到新设计的仪器中去。

苏颂接着说：“张思训浑仪为楼数层、高丈余，中有轮轴关柱，激水以运轮，又有值神摇铃、扣钟、击鼓。每一昼夜，周而复始。又有十二神各值一时，时至则自执牌循环而出报。”张思训在一行的基础上又有所前进，创造了楼阁式钟、鼓、铃齐备的报时装置。苏颂仔细研究了这台仪器，继承了它“成于自然，尤为精妙”的成就。

苏颂在掌握张衡、一行、张思训等的科技成果之后所作出的新创造，突出地表现在他所研制的水运仪象台上，例如他把张衡开创的用漏壶流水稳定性来控制齿轮系机械传动，发展成了使水运仪象台望筒随天体旋转的最初的转仪钟，并且还设计调整到使太阳经常在望筒的视场中。这样，只要在黄昏把望筒对准了太阳，日落星现后，就可以直接测读出太阳和恒星之间的赤经差或似黄经差。在欧洲直到1685年意大利天文学家卡西尼才利用时钟机械推动望远镜随天体旋转，但这已是苏颂之后600年的事了。

苏颂把一行、张思训等开始实践的反映天球旋转的齿轮系机械作为一种代表时间流逝的新装置，发展为世界上最早的水运钟表的擒纵机构。它向全世界证明了钟表的发明权不是属于欧洲而是属于中国。李约瑟在评价这一点时说：“苏颂的时钟是最重要最令人瞩目的。它的重要性是使人认识到第一个擒纵器是中国发明的，那恰好是在欧洲人知道它以前六百年。”①

苏颂和韩公廉在完成水运仪象台之后，又研制了一台单独的水力推动的浑天象。人钻入天球内观看，在天球上凿孔为星，十分逼真。这是我国历史上第一架有明确记载的假天仪，它的创造性也是前无古人的。

苏颂于嘉祐二年与林亿等编撰《嘉祐本草》，把唐《新修本草》与宋初《开宝本草》向前推进了一大步。但他并不满足一般的推进，而是要在用药领域有新的开拓，并彻底解决本草从书本到书本，陈陈相因，以讹传讹的弊病。他发动全国的医生和药农采集标本，绘制药图，填写说明，终于完成了图文结合的《图经本草》，使它不仅是中国而且是世界流传至今的第一部有

①李约瑟：《中国科学技术史》第4卷，第259页。

图的本草书。李约瑟对《图经本草》给以极高的评价：“作为大诗人苏东坡诗友的苏颂，还是一位才华横溢的药物学家，他在1061年撰写了《图经本草》，这是附有木刻标本说明图的药物史上的杰作之一。在欧洲把野外可能采集到的动植物加以如此精确地木刻并印刷出来，这是直到15世纪才出现的大事。”②

第一节历仕五朝，学究天人第四十四章毕昇李诫王惟一