【轉載】渾象渾儀渾天儀

『老鼠老虎，傻傻分不清楚』，渾象渾儀渾天儀，聽起來也讓人難以辨認，分不清楚。到底這三個名詞只是同一個事物的不同稱呼，（例如古人蘇東坡，名字叫蘇軾，字子瞻，號東坡居士，但說來說去都是這一個人）還是說這三個名詞代表了三個不同的事物呢？接下來的文章里，我們就一起來考究一番。

首先可以告訴大家，渾象渾儀渾天儀不是同一種東西，也不是三個不同的事物。簡單來說來說，渾象是一種表現天體運動的演示儀器，類似現代的天球儀；渾儀是中國古代用於測量天體球面坐標的觀測儀器。從用途上劃分，渾象主要用於象徵天球的運動，表演天象的變化；渾儀則用於古代天文測量天體的運動。而渾象和渾儀，統稱為渾天儀。

    渾天儀

在說到渾天儀的時候，大多數人腦子裡第一個想到的人物可能都是張衡。張衡以發明地動儀而聞名於世，但是渾象和渾儀都不是由他所發明創造的，而是由他進行了改進。就好像提到蒸汽機，幾乎所有人想到的都是瓦特，並且認可他就是蒸汽機的發明者，在我們小學的課本里，還有專門講瓦特受水壺燒開時水蒸氣頂起壺蓋的啟發而發明蒸汽機的故事。但事實上，早在公元1世紀，古希臘數學家希羅就發明了汽轉球，這就是蒸汽機的雛形。而瓦特生於1736年，中間足足差了17個世紀。在瓦特之前，也有一些科學家們對蒸汽機的發明進行過發明，只不過他們所製造的蒸汽機都沒有效率，直到瓦特這裡，才真正意義上創造出有使用價值的蒸汽機。張衡之於渾天儀，也是這個道理。

渾象最初是由我國西漢天文學家耿壽昌發明於公元前2世紀中葉。耿壽昌又稱耿中丞，因為耿壽昌在西漢宣帝時任大司農中丞。大司農中丞大概相當於現在的省農業局局長。在古代，農業生產不像現在都是機械化，在古代耕種需要人為，但收穫就需要看天了。因此，古代的農業生產和天象息息相關。這就要求農業方面的官員要精通天文學。耿壽昌把從渾天說認識到的天球形象化地表現出來，基本形狀是一個大圓球，象徵天球，圓球上布滿星辰，畫有南北極、黃赤道、恆顯圈、恆隱圈、二十八宿、銀河等等，另有轉動軸以供旋轉，還有象徵地平的圈或框，象徵地體的塊，利用大圓球的旋轉來模擬天象變化，這就是最原始的渾象模型。只是非常可惜，耿壽昌製造的渾象和著作都未能保留下來，有關渾象的最早記載為東漢張衡的【渾天儀圖注】。

    渾象復原圖

到了東漢，張衡發明了水運渾象，對後世製造渾象影響頗大，到了宋朝，渾象的發展到達了歷史頂峰。宋朝的著名發明家沈括，在他的著作【夢溪筆談·象數一】曾記載：『渾象，象天之器，以水激之，以水銀轉之，置於密室，與天行相符，張衡、陸績所為。』這裡說的渾象，就是指由張衡所改進過的渾象。

張衡在前人製造渾象的基礎上也製作了一架水運渾天儀①，以水力推動，與天球轉動合拍，這是在我國古代歷史上一個很著名的創造。張衡的儀器由於年代久遠無法得見，但張衡比耿壽昌幸運的是，他所造渾象的式樣已被歷代繼承下來。

下面說說渾儀。

渾儀的發明和改進跟張衡關係不大，另有一批古代科學家對此作出了傑出的貢獻。渾儀在沈括的【夢溪筆談·極星測量】中同樣有記載：天文家有渾儀，測天之器，設於崇台，以候垂象者，則古機衡是也。

渾儀同樣是以渾天說為基礎，由相應天球坐標系各基本圈的環規及瞄準器構成。渾儀的發明最直接的推動者當屬跟耿壽昌同屬於西漢的落下閎②，他也是渾天說的提出者之一。渾儀的構造相對渾象要複雜一些。

落下閎所設計的渾儀，由最基本的構件四游儀和赤道環所組成。四游儀由窺管和一個雙重的圓環組成。窺管是一根中空的管子，雙重圓環稱為四游環，也叫赤經環，環面上刻有周天度數，可以繞着極軸旋轉，窺管夾在四游環上，可以在雙環里滑動。轉動四游環，並移動窺管的位置，就可以觀測任何的天區。赤道環在四游環外，上亦刻有周天度數，固定在與天球赤道平行的平面上。這樣，就可以通過窺管觀測到待測量的天區或星座，並得出該天體與北極間的距離，稱『去極度』，以及該天體與二十八宿距星的距離，稱『入宿度』。去極度和入宿度是表示天體位置的最主要數據。

在公元前4世紀中葉，中國就已經使用渾儀觀測天象了，比古希臘早了差不多60年。

提到渾儀，不得不提另外兩個人物，一個是唐代的李淳風，一個是元代的郭守敬。

李淳風以和袁天罡合作的【推背圖】聞名於世，很少有人知道，他曾在落下閎所創的渾儀的基礎上，設計了更為複雜和精密的渾天黃道儀。在原先的雙重環上，又增加了一個環，發展成三重結構。最外面的一層叫六合儀，由固定在一起的地平環、子午環和外赤道環組成；第二重叫三辰儀，由黃道環、白道環和內赤道環組成，可以繞極軸旋轉；最裡層是四游儀。

郭守敬跟李淳風所做的改進正好相反，他簡化了渾儀。郭守敬取消了黃道環，並把原有的渾儀分為兩個獨立的儀器，即簡儀和立運儀。

到今天，現存的渾象僅有兩架，一架在南京紫金山天文台，一架在北京建國門古觀象台。這兩台都是清代所鑄造的，其中位於建國門古觀象台的渾象是有清朝著名天文學家南懷仁③所建。在紫金山天文台，也可以看到明代正統二年到七年間製造的渾儀和簡儀。感興趣的朋友們，如果時間方便，可以過去一窺這些精巧儀器的真顏。

① 張衡所造的水運渾天儀，又稱漏水轉渾天儀，實際上就是一個渾象。那是一個大圓球，周長為1丈4尺6寸1分，相當於4分為1 度，周天共365.25度，上面標有二十八宿中外星官、南北二極、黃赤二道，北極周圍有恆顯圈，南極附近有恆隱圈，還有二十四節氣，日、月、五大行星等。

② 落下閎，中國古代西漢時期的天文學家，太初曆的主要創立者。漢武帝時任待詔太史，渾天說創始人之一。落下閎完善了古代天文學說渾天說，奠定了我國古代先進的宇宙結構理論基礎。他在天文學上的貢獻，承前啟後，對於推動中國天文學的發展，起到了重要作用。另外需要注意的是，落下閎，不姓落，而是複姓落下，名閎。

③ 南懷仁，1623年10月9日出生於比利時首都布魯塞爾，1641年9月29日入耶穌會，1658年來華，是清初最有影響的來華傳教士之一，為近代西方科學知識在中國的傳播做出了重要貢獻，精通天文曆法、擅長鑄炮，是當時國家天文台（欽天監）業務上的最高負責人。值得一提的是，他還是康熙皇帝的科學啟蒙老師。