據(jù)今所知，三國時期，蜀、魏都沒有制作天文儀器的記錄，而孫吳則在制作儀象方面很有成就，如王蕃依據(jù)張衡舊制制成一臺小型渾象，葛衡也制造一臺渾象，其特點為“使地居于中，以機(jī)動之，天轉(zhuǎn)而地止，以上應(yīng)晷度”①。天文學(xué)家陸績還制造了一臺卵形渾象。
西晉末年，中原匈奴族政權(quán)前趙制成測量用渾儀。此儀由史官丞南陽孔挺設(shè)計制作，成于劉曜光初六年（323）。這臺儀器是很重要的，因為對于在此以前使用過的渾儀，僅有片言只語的記載，而孔挺渾儀則是第一臺留下詳細(xì)資料的儀器，通過它可以進(jìn)一步了解漢代渾儀的基本結(jié)構(gòu)。據(jù)《隋書·天文志》所載，孔挺渾儀系銅制、由內(nèi)外兩重組成，外重由三個相交的大圓環(huán)構(gòu)成渾儀的骨架，并由四柱支撐著外重骨架；內(nèi)重是用軸固定在骨架上的可轉(zhuǎn)動的雙環(huán)，雙環(huán)直徑八尺，雙環(huán)之間夾置一具可以俯仰的望筒①，也長八尺。由于年重的轉(zhuǎn)動軸一為天北極，另一為天南極，所以這架儀器可以方便地測量天體的赤道坐標(biāo)。在孔挺以前時間最近的同類儀器當(dāng)屬東漢永元十五年（103）左中郎將賈逵的黃道銅議，由于該儀加有黃道，所以必為三重結(jié)構(gòu)，比較繁雜，且不易使用②?？淄︼@然注意到這個問題，于是將自己的儀器改為兩重結(jié)構(gòu)，去掉了黃道環(huán)。
東晉義熙十四年（418），宋高祖劉裕于咸陽之戰(zhàn)后，得到孔挺所制渾儀，并在稱帝后，將其運至首都建康（今南京）。劉宋元嘉年間，社會穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)發(fā)展，頗好歷數(shù)的宋太祖劉義隆認(rèn)為這臺渾儀雖然很好，但在儀器上著不到日月五星和恒星星象③，是個缺欠，因而詔令太史令錢樂之制作新儀。錢樂之于元嘉十三年（436）鑄成有別于渾儀的渾象。他的新渾象繼承和發(fā)展了東吳的渾象制作技術(shù)，特別是受到葛衡儀器的影響，其結(jié)構(gòu)與張衡的儀器有所不同。新渾象將地平置于球內(nèi)，地平面將大圓球一分為二，半覆地上，半沒地下。在球上綴以星象，在黃道上布以日月五星①，以水力推動，昏明中星與天相應(yīng)。為了與地平放在球外的渾象區(qū)別，按宋代蘇頌等人的稱呼可稱之為渾天象②。元嘉十七年（440），錢樂之又制成一臺小型的渾天象，直徑只有二尺二寸，便于搬動，使用起來更加方便。渾天象與渾象功能相同，本質(zhì)上是一回事，但由于結(jié)構(gòu)變化，工藝要求更高一些。球內(nèi)陸平表示人居住的大地，如果要在球外能看到球內(nèi)的大地和大地上的裝飾，這就要求球必須有相當(dāng)?shù)耐该鞫取Ｆ渚唧w制作方法，現(xiàn)在已難于查考，可能在鑄好的骨架上蒙上細(xì)銅絲編成的銅網(wǎng)，做成透明網(wǎng)球；也可能蒙上紡成的細(xì)紗，再綴以星體。總之制作難度較大，這也反映了當(dāng)時工藝水平的提高。
渾天象在當(dāng)時發(fā)揮了很好的作用，因為天包著地，所以它比渾象更形象地演示出渾天說的精髓，更符合渾天說者的原話。據(jù)《隋書·天文志》載，劉宋天文學(xué)家何承天論渾天象體就說過“詳尋前說，因觀渾儀，研求其意，有悟天形正圓，而水居其半，地中高外卑，水周其下”。何承天觀察了儀器演示后對天體渾圓，有了新的領(lǐng)悟，但他仍相信蓋天說的觀點，把地說成中間高四周低的弧面。渾天象實際上并不是單純的演示儀器，它也是研究日月五星運動規(guī)律的有力工具。根據(jù)實際觀測得到的七曜相對于周圍恒星的位置，可以較準(zhǔn)確地將其分別安置在黃道的不同部位，然后通過不斷觀測，可以了解它們相對于恒星的運動規(guī)律，從而測算出行星的會合周期。錢樂之的儀器還有一個十分突出的特點。據(jù)《宋書·天文志》說，那臺小渾天象“安二十八宿中外官，以白黑珠及黃三色為三家星”；而大渾天象，則用朱、白、黑三種顏色分別表示甘、石、巫咸三家星。顯然，他將陳卓的星官體系固化到了儀器上，盡管后來陳卓的圖錄失佚，但錢樂之的儀器卻歷經(jīng)宋、齊、梁、陳、隋五個朝代，為陳卓星官體系的保存和傳播，起了重要的作用。劉宋以后梁代也制作過渾象，《隋書·天文志》載“梁秘府有，以木為之。其圓如丸，其大數(shù)圍。南北兩頭有軸，遍體布二十八宿、三家星、黃赤二道及天漢等。別為橫規(guī)環(huán)，以匡其外。”這是一臺大型渾象。在大木球外匡以地平圓環(huán)，所以它與錢樂之的渾天象地平在內(nèi)結(jié)構(gòu)不同。這一變化也在一定程度上反映了人們天文知識的進(jìn)步。
在南朝熱衷于制造各種渾象的時候，與南朝對峙的北魏卻對制造渾儀極為熱心。北魏天興初年（398）太祖拓跋珪命太史令晁崇制作渾儀。儀器完成后晁崇升遷為中書侍郎令，可惜后來又為拓跋珪所殺害。永興四年（412）明元帝拓跋嗣又詔造太史候部鐵儀，由鮮卑族天文學(xué)家都匠斛蘭鑄成鐵渾儀，這是我國歷史上唯一的一臺欽制渾儀?！端鍟ぬ煳闹尽氛f它分內(nèi)外兩重，“用合八尺之管，以窺星度”。永興鐵渾儀的基本結(jié)構(gòu)與前趙孔挺渾儀大致相同，但又有新創(chuàng)造。如在底座上鑄有十字形水槽，以便注水校準(zhǔn)水平，這是在儀器設(shè)備上利用水準(zhǔn)器的開端。后魏鐵制渾儀是一臺質(zhì)量很高的儀器，北魏滅亡后，歷經(jīng)北齊、后周、隋、唐幾個朝代一直使用了二百多年，直到唐睿宗景云二年（711），天文學(xué)家瞿曇悉達(dá)還奉敕修葺此儀，可見其使用壽命之長。
除渾儀和渾象的研究和改進(jìn)外，公元5世紀(jì)北魏道士李蘭還發(fā)明了秤漏，在改革計時裝置方面作出了新的貢獻(xiàn)。秤漏的原理是用渴烏（虹吸管）將漏壺中的水引入權(quán)器，然后稱量水的重量以確定時間，“漏水一升，秤重一斤，時經(jīng)一刻”①。秤漏簡易、靈敏，可測量很短的時間間隔，并且可隨時開始和結(jié)束，測量任意的時間區(qū)間，因此在隋唐時曾風(fēng)行一時。
① 見《隋書·天文志》。
① 《隋書·天文志》：“其雙軸之間，則置衡長八尺，通中有孔，圓徑一寸，……衡既隨天象東西轉(zhuǎn)運，又自于雙軸得南北低仰?！鋬x至梁尚存，華林重云殿前所置銅儀是也?！?br> ② 《后漢書·律歷志》：“黃道與度數(shù)轉(zhuǎn)運，難以候，是以少循其事。”
?、?《宋書·天文志》：“高祖平長安，得衡舊器，儀狀雖舉，不綴經(jīng)星七曜?！?br> ?、?《宋書·天文志》：“詔樂之更鑄渾儀……地在天內(nèi)……規(guī)二十八宿……置日月五星于黃道之上，以水轉(zhuǎn)儀?！?br> ?、?見蘇頌《進(jìn)儀象狀》。
① 見《初學(xué)記》。
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