【转载】浑象浑仪浑天仪

『老鼠老虎，傻傻分不清楚』，浑象浑仪浑天仪，听起来也让人难以辨认，分不清楚。到底这三个名词只是同一个事物的不同称呼，（例如古人苏东坡，名字叫苏轼，字子瞻，号东坡居士，但说来说去都是这一个人）还是说这三个名词代表了三个不同的事物呢？接下来的文章里，我们就一起来考究一番。

首先可以告诉大家，浑象浑仪浑天仪不是同一种东西，也不是三个不同的事物。简单来说来说，浑象是一种表现天体运动的演示仪器，类似现代的天球仪；浑仪是中国古代用于测量天体球面坐标的观测仪器。从用途上划分，浑象主要用于象征天球的运动，表演天象的变化；浑仪则用于古代天文测量天体的运动。而浑象和浑仪，统称为浑天仪。

    浑天仪

在说到浑天仪的时候，大多数人脑子里第一个想到的人物可能都是张衡。张衡以发明地动仪而闻名于世，但是浑象和浑仪都不是由他所发明创造的，而是由他进行了改进。就好像提到蒸汽机，几乎所有人想到的都是瓦特，并且认可他就是蒸汽机的发明者，在我们小学的课本里，还有专门讲瓦特受水壶烧开时水蒸气顶起壶盖的启发而发明蒸汽机的故事。但事实上，早在公元1世纪，古希腊数学家希罗就发明了汽转球，这就是蒸汽机的雏形。而瓦特生于1736年，中间足足差了17个世纪。在瓦特之前，也有一些科学家们对蒸汽机的发明进行过发明，只不过他们所制造的蒸汽机都没有效率，直到瓦特这里，才真正意义上创造出有使用价值的蒸汽机。张衡之于浑天仪，也是这个道理。

浑象最初是由我国西汉天文学家耿寿昌发明于公元前2世纪中叶。耿寿昌又称耿中丞，因为耿寿昌在西汉宣帝时任大司农中丞。大司农中丞大概相当于现在的省农业局局长。在古代，农业生产不像现在都是机械化，在古代耕种需要人为，但收获就需要看天了。因此，古代的农业生产和天象息息相关。这就要求农业方面的官员要精通天文学。耿寿昌把从浑天说认识到的天球形象化地表现出来，基本形状是一个大圆球，象征天球，圆球上布满星辰，画有南北极、黄赤道、恒显圈、恒隐圈、二十八宿、银河等等，另有转动轴以供旋转，还有象征地平的圈或框，象征地体的块，利用大圆球的旋转来模拟天象变化，这就是最原始的浑象模型。只是非常可惜，耿寿昌制造的浑象和著作都未能保留下来，有关浑象的最早记载为东汉张衡的《浑天仪图注》。

    浑象复原图

到了东汉，张衡发明了水运浑象，对后世制造浑象影响颇大，到了宋朝，浑象的发展到达了历史顶峰。宋朝的著名发明家沈括，在他的著作《梦溪笔谈·象数一》曾记载：“浑象，象天之器，以水激之，以水银转之，置於密室，与天行相符，张衡、陆绩所为。”这里说的浑象，就是指由张衡所改进过的浑象。

张衡在前人制造浑象的基础上也制作了一架水运浑天仪①，以水力推动，与天球转动合拍，这是在我国古代历史上一个很著名的创造。张衡的仪器由于年代久远无法得见，但张衡比耿寿昌幸运的是，他所造浑象的式样已被历代继承下来。

下面说说浑仪。

浑仪的发明和改进跟张衡关系不大，另有一批古代科学家对此作出了杰出的贡献。浑仪在沈括的《梦溪笔谈·极星测量》中同样有记载：天文家有浑仪，测天之器，设于崇台，以候垂象者，则古机衡是也。

浑仪同样是以浑天说为基础，由相应天球坐标系各基本圈的环规及瞄准器构成。浑仪的发明最直接的推动者当属跟耿寿昌同属于西汉的落下闳②，他也是浑天说的提出者之一。浑仪的构造相对浑象要复杂一些。

落下闳所设计的浑仪，由最基本的构件四游仪和赤道环所组成。四游仪由窥管和一个双重的圆环组成。窥管是一根中空的管子，双重圆环称为四游环，也叫赤经环，环面上刻有周天度数，可以绕着极轴旋转，窥管夹在四游环上，可以在双环里滑动。转动四游环，并移动窥管的位置，就可以观测任何的天区。赤道环在四游环外，上亦刻有周天度数，固定在与天球赤道平行的平面上。这样，就可以通过窥管观测到待测量的天区或星座，并得出该天体与北极间的距离，称“去极度”，以及该天体与二十八宿距星的距离，称“入宿度”。去极度和入宿度是表示天体位置的最主要数据。

在公元前4世纪中叶，中国就已经使用浑仪观测天象了，比古希腊早了差不多60年。

提到浑仪，不得不提另外两个人物，一个是唐代的李淳风，一个是元代的郭守敬。

李淳风以和袁天罡合作的《推背图》闻名于世，很少有人知道，他曾在落下闳所创的浑仪的基础上，设计了更为复杂和精密的浑天黄道仪。在原先的双重环上，又增加了一个环，发展成三重结构。最外面的一层叫六合仪，由固定在一起的地平环、子午环和外赤道环组成；第二重叫三辰仪，由黄道环、白道环和内赤道环组成，可以绕极轴旋转；最里层是四游仪。

郭守敬跟李淳风所做的改进正好相反，他简化了浑仪。郭守敬取消了黄道环，并把原有的浑仪分为两个独立的仪器，即简仪和立运仪。

到今天，现存的浑象仅有两架，一架在南京紫金山天文台，一架在北京建国门古观象台。这两台都是清代所铸造的，其中位于建国门古观象台的浑象是有清朝著名天文学家南怀仁③所建。在紫金山天文台，也可以看到明代正统二年到七年间制造的浑仪和简仪。感兴趣的朋友们，如果时间方便，可以过去一窥这些精巧仪器的真颜。

① 张衡所造的水运浑天仪，又称漏水转浑天仪，实际上就是一个浑象。那是一个大圆球，周长为1丈4尺6寸1分，相当于4分为1 度，周天共365.25度，上面标有二十八宿中外星官、南北二极、黄赤二道，北极周围有恒显圈，南极附近有恒隐圈，还有二十四节气，日、月、五大行星等。

② 落下闳，中国古代西汉时期的天文学家，太初历的主要创立者。汉武帝时任待诏太史，浑天说创始人之一。落下闳完善了古代天文学说浑天说，奠定了我国古代先进的宇宙结构理论基础。他在天文学上的贡献，承前启后，对于推动中国天文学的发展，起到了重要作用。另外需要注意的是，落下闳，不姓落，而是复姓落下，名闳。

③ 南怀仁，1623年10月9日出生于比利时首都布鲁塞尔，1641年9月29日入耶稣会，1658年来华，是清初最有影响的来华传教士之一，为近代西方科学知识在中国的传播做出了重要贡献，精通天文历法、擅长铸炮，是当时国家天文台（钦天监）业务上的最高负责人。值得一提的是，他还是康熙皇帝的科学启蒙老师。