▲辽代出行图(临摹)。 (图源:宁夏大学中华民族共同体研究院)
▲位于厦门市同安区苏颂公园的水运仪象台。 (图源:厦门文旅) 1004年前的12月10日出生于福建同安的苏颂堪称超复合型人才。他既是名臣贤相,也是大发明家,一生独得多项世界第一,被称为“中国版达·芬奇”。
历仕五朝、官至宰相,却在天文、药物、算学等多门学科上,都有突出成就,苏颂可谓是宋朝知名跨界达人。
但你知道吗?在他的多重身份背后,其实还有一层爱国的底色。那座让他在天文史上闪闪发光的水运仪象台,从某种角度上看,就是一次外交事件催生的“科技强国”成果。
一个冬至引起的外交纠纷
熙宁十年(1077年)10月,以秘书监、集贤院学士、龙图阁直学士、给事中的身份充任辽国“生辰国信使”大使的苏颂,随北宋使团抵达辽国。
这一日,寒风凛冽,雪片纷飞,正是冬至日。按宋、辽两国外交礼仪,双方要互相致贺。只不过,由于两国历法不同,辽国历法的冬至日要比北宋迟一日,故辽朝馆伴使不接受宋使团的祝贺,反而发问:“哪一个历法是正确的?”
在古代,问历法正确与否,其中暗含深意。传说自从夏商周的时代,每逢易姓而治,新王皆改前朝历法(正朔),作为政权更替的象征。历法的正确性,隐含着王朝统治合法性的意味。
宋辽二历,哪个正确?这个问题,非常难回答。众目睽睽之下,这位第二次出使辽国且精通历法的北宋使臣,冷静以对,答曰:“历家算术小异,迟速不同,如亥时节气交,犹是今夕;若逾数刻,则属子时,为明日矣。或先或后,各从其历可也。”
苏颂提出,历学家的测算往往有误差,只要这个误差在可以接受的范围内就都是正确的。他没有争辩谁的历法更先进,反而提议两国在冬至日庆贺上各自遵从本国历法与风俗习惯。这番回答可谓十分巧妙,辽人也只能点头称是。
回国后,苏颂将此事上奏朝廷,宋神宗了解完事情始末,也颇为赞许:“朕尝思之,此最难处,卿所对殊善。”接着又问,到底哪一国的历法更准确呢?苏颂如实相告,的确是辽国的历法更准。神宗生气了,“太史皆受罚”。
这场风波本来可以这样过去。但苏颂是一位“较真”的官员。无论是出于古代封建王朝对“历法即天命”的重视,还是出于一颗精研科学、为国争光的心,此刻的苏颂都暗暗在心里埋下了一颗种子——有朝一日,他要为国家制定出一部更好的历法。
追“星”神器的诞生
深扎在心里的种子终有一日会破土而出,机会总是留给有准备的人。元祐元年(1086年),宋哲宗赵煦即位。他挑中了精通天文、历法的苏颂负责校历,并制定新的历法。
所谓“工欲善其事,必先利其器”,要制订出一部精密的历法,必须要认真观测天象,精密推算,那么,就需要有精密的仪器。然而,天文院太史局的天文仪器大多年久失修、无法使用。身负重任的苏颂奏请创制新的天文仪器,在得到宋哲宗的准允后,开始领导主持工作。
元祐二年(1087年)八月,苏颂奏请设立的专门机构元祐浑天仪象所成立,秉持“不拘一格降人才”的精神,所内网罗了擅天文、历法和数学的韩公廉、机械制造专才王沇之、具有监造军械和行政管理才能的尹清等一大批全国优秀科技人才。自此,元祐浑天仪象的研制开始走上正轨。
实际上,“元祐浑天仪象”是哲宗的赐名,这项在日后震古烁今的天文发明有个更令人熟知的名字——“水运仪象台”。顾名思义,它“以水激轮,轮转则仪象皆动”,以不竭逐不息之运,使水运仪自动运转,昼夜跟踪天体运行,是一个以机械传动、以水为动力的大型天文钟。不少学者认为,这个设计方案在一定程度上也体现了苏颂“随变而适”“变而通之”的辩证思想。
在大家的共同努力下,5年后,一台高约12米,宽约7米,集计时报时、天文观测和星象显示三项功能于一体的天文仪器水运仪象台赫然出现在众人眼前。构造上,水运仪象台顶层为浑仪,用于观测星空;中层为浑象,生动、准确地模拟星辰起落的天象变化;底层为动力装置及计时、报时机关。报时装置巧妙地利用了一百六十多个小木人以及钟、鼓、铃、钲四种乐器,不仅可以显示时、刻,还能报昏、旦时刻和夜晚的更点。
更令人震撼的是,它开创了三项具有划时代意义的“世界第一”。
第一个可随天体运动的浑仪转动装置(望筒),其原理与现代天文台的转仪钟运转如出一辙,被誉为转仪钟的始祖;
第一个可控制仪象台匀速运转的“天衡”系统(擒纵器),以其精确的时间计量和报时功能,成为现代机械钟表的先驱;
第一个可根据观测需要自由启闭的活动屋顶,是现代天文台圆顶的祖先。
水运仪象台的研制,究竟为什么能够如此成功,甚至开创三项“世界第一”、领先西方600年之久?这和苏颂勤于实验、改革创新的科学家精神密不可分。
在北宋之前,我国有三种宇宙学理论,即“盖天说”“浑天说”和“宣夜说”。其中“浑天说”代表了中国古代宇宙理论的最高成就。苏颂的“水运仪象台”以“浑天说”为根基,兼采诸家之说,从而实现了仪象制造的理论新突破。技术革新上,新增加“四象环”,增加传动效率;对传统“水趺”进行新的原创架构,把动力上传到三辰仪;把传统的鳌云由实心改为中空,以符合“三位一体”的设计需要……由此,水运仪象台打破传统浑天仪单一功用,具备集计时报时、天文观测和星象显示三项功能于一体的多元性。
究其本质,水运仪象台还是天、地、人“合三为一”的中国传统思想精粹的具象化,在精神意蕴上实现了科学与人文精神的相渗贯通。遗憾的是,水运仪象台在宋金战乱时期被毁。幸运的是,我们还有文字。苏颂在与韩公廉合撰的《新仪象法要》中,详细介绍了水运仪象台的设计、制作及使用方法,是世界上保存至今的最早、最完整的机械图纸。
作为我国现存最详尽的古代天文仪象专著,《新仪象法要》记载着依据实测绘制的星图,共绘星1464颗,比四个世纪后西欧观测到的1022颗星数还多442颗,这也是国内现存最早的全天星图。管成学先生说:“苏颂绘制的星图都是使用元丰年间新测的数据,这使他的星图更具科学性。科学与技术要求勤于实验,苏颂的思想正是在从事科研工作中而不断得到升华的。”
医药学著作的问世
实事求是、认真负责,为国家和百姓贡献自己的精力和智慧,在苏颂编写《本草图经》的过程中也可见一斑。嘉祐二年(1057年),朝廷下诏组成校正医书局,校订草药、医论、药方医学类书籍。
在整理和编撰《嘉祐补注神农本草》时,苏颂等人发现了两大弊病,其一是历代本草陈陈相因,以讹传讹;其二,则是唐《新修本草》和《天宝单方药图》中的药图都已失传,中药无图,仅靠文字描述很难分辨。
次年,在苏颂的建议下,皇帝下诏在全国开展一次药物大普查。苏颂也开始独立编写《本草图经》,对全国上下送来京城的堆积如山的原始图形和药物样品进行逐一甄别和研究。
终于,在嘉祐六年(1061年),含目录1卷、分类20卷的药物学巨著《本草图经》编撰完成。作为第一部由闽南人主修的官定药书,《本草图经》图文并茂地记载药物814味,附图993幅,医方763首,准确记录了各种药物的产地、形态、性质、用途、采集季节、炼制方法、鉴别方法等,集历代药物学著作和中国药物普查之大全,在药物学上有重大价值。此外,该书在化学品制备、动物化石和潮汐理论等方面皆有所建树,为多门学科发展作出贡献。
明代著名医药大师李时珍所著《本草纲目》亦可追溯至此,并有所引用,李时珍更是评价此书“考证详明,颇有发挥”。英国科技史学家李约瑟博士评价此书说:“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、植物标本加以如此精细地木刻并印刷出来,是十五世纪才出现的大事。”
天才的门槛,不过是日复一日的勤学、孜孜不倦的钻研、知行合一的求真以及持之以恒的热爱。在科技创新蓬勃萌蘖的宋朝,这位千年前的科技巨星,在幼时就经受了很好的天文科学教育,并在家庭的耳濡目染和培养下,展现出了非同一般的天赋和兴趣。
苏颂的叔父苏绎“专精文史、阴 阳、星历、术数,百家之言,靡不精造”,有很深的天文造诣。苏颂曾祖母的嫁妆之中,有北极、北斗四圣像,这放在今日是很难想象的事情。
苏颂年幼时,父亲苏绅给他讲授天文、历法知识,青年时即练习作天文、历法文章。16岁那年,任扬州通判的苏绅给儿子苏颂出了个题,命他作《夏正建寅赋》。苏颂提笔写就,得父亲赞叹不已,感慨地说:“夏正建寅的历法典故你都掌握了,没有遗漏,你将来会以博学知名的。”
三岁看老,一语成谶。这位出生于泉州府同安县芦山堂(今属厦门市同安区永丰乡)书香世家的少年,23岁入仕,历仁宗、英宗、神宗、哲宗、徽宗五朝,至81岁拜太子少保。理学家朱熹称赞他“道德博闻,号称贤相”,撰写《中国科学技术史》的英国科学史专家李约瑟以“中国古代和中世纪最伟大的博物学家和科学家之一”评价他,BBC则称他为“中国版达·芬奇”。
若将中国古代科技视作璀璨夜空,宋代无疑是这片浩瀚星海中最为闪耀的一颗明星,而当我们回望这段浪漫恢宏的历史时,苏颂,这位一千年前的科技巨星、一代贤相,仍在为后人的仰望星空,指明方向。他用自己的故事告诉我们,在格物致知、追求真理的道路上,要坚持兼收并蓄、变革创新,当我们把每一天的目标做到极致时,便足以超越一切。 (翁筱冰 赵凯)