話說摸金校尉三人組與老金、馬大膽等人經(jīng)歷了一番艱險(xiǎn)之后，終于找到了古墓的冥殿。奇怪的是冥殿內(nèi)并無棺槨，正中卻矗立著一架渾天儀。只見這渾天儀以四條龍柱為基，上拱數(shù)個(gè)環(huán)圈套組；這冥殿方方正正，見棱見角，頂部像蒙古包一樣呈穹廬狀，取的乃是天圓地方之意。根據(jù)壁畫浮雕的細(xì)節(jié)，胡八一和Shirley楊認(rèn)為這墓穴應(yīng)該與李淳風(fēng)有關(guān)。
圖1 電視劇《龍嶺迷窟》中的渾天儀
王胖子觸動(dòng)機(jī)關(guān)，一行人進(jìn)入內(nèi)殿，隨后陷入困境。胡八一仔細(xì)回憶進(jìn)入冥殿后的細(xì)節(jié)，突然間靈光乍現(xiàn)，意識(shí)到真正的機(jī)關(guān)就是外殿里的渾天儀！待眾人重新回到渾天儀前，看到環(huán)上凸出的天干地支字樣，胡八一提出這正是一個(gè)密碼系統(tǒng)。
以上是之前熱播電視劇《龍嶺迷窟》中，主角們被困于疑似唐代李淳風(fēng)墓室的情節(jié)，而破解設(shè)置在渾天儀上的密碼則是眾人逃脫關(guān)鍵！那么，今天筆者就帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下墓室逃脫所需的古代天文儀器知識(shí)。
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元代著名科學(xué)家郭守敬（1231-1316）曾經(jīng)說過：“歷之本在于測(cè)驗(yàn)，而測(cè)驗(yàn)之器莫先儀表”。儀和表是中國(guó)古代天文歷法測(cè)算中最重要的兩種儀器?！氨怼本褪枪绫恚脕頊y(cè)量影長(zhǎng)的，可以定方向、定時(shí)間、定節(jié)氣、定回歸年的長(zhǎng)度。而“儀”指的就是本文主角——渾儀，簡(jiǎn)單地說，渾儀就是一種用來確定天體在天球上位置的儀器。
渾儀長(zhǎng)什么樣兒呢？基本就是電視劇里“渾天儀”的樣子——基座上架若干同心圓環(huán)并附帶瞄準(zhǔn)裝置。那么問題來了：第一，“渾儀”和“渾天儀”是一種東西嗎？第二，渾儀中嵌套的圓環(huán)有什么講究？應(yīng)該如何正確使用渾儀呢？
渾儀、渾天儀、渾象……傻傻分不清？
相信不少人在辨認(rèn)古代天文儀器時(shí)，只要眼前儀器是球形，呈現(xiàn)環(huán)套環(huán)的結(jié)構(gòu)，“情不自禁”就會(huì)大聲喊出它的名字——渾天儀。這種樸素的認(rèn)知普遍存在于廣大人民群眾之間。
“渾儀”和“渾天儀”是同一種儀器，這種解釋出現(xiàn)在各種百科全書、辭典和教科書中。在這個(gè)語(yǔ)境下，渾天儀代表渾天說、渾天系統(tǒng)的儀器總稱，也就是渾儀和渾象的統(tǒng)稱。只要是渾天體系的儀器，都可以叫做渾天儀。這樣李淳風(fēng)造的渾儀自然也是渾天儀。這里的“渾”表示球狀之意，取自我國(guó)古代宇宙論“渾天說”。
那么，這個(gè)說法有沒有問題呢？嚴(yán)肅地說，是有問題的。渾儀、渾象、渾天儀、渾天象是古天文儀象中最常見的名詞。但是，因?yàn)闆]有早期儀器傳世，加上文獻(xiàn)遺失，哪怕是古人自己也越記越亂，說不清楚了。
圖2 南京紫金山天文臺(tái)陳列明代渾儀（張楠）
根據(jù)對(duì)已有儀象史料記載的分析，可以確定的是，在古代天文系統(tǒng)中，從功能來看，渾儀具有瞄準(zhǔn)器，屬于觀測(cè)儀器；渾象則沒有觀測(cè)裝置，屬于演示用儀器，同時(shí)可能具有計(jì)算、計(jì)時(shí)、甚至占星功能，渾象與渾天象基本可以看作同一類儀器。從器型來看，觀測(cè)用的渾儀一般為環(huán)型儀器(如圖2)。演示用的儀器器型比較復(fù)雜，名稱也并不統(tǒng)一，需要具體案例具體分析。漢代張衡的漏水轉(zhuǎn)儀器也被叫作“水運(yùn)渾象”，具體器型和結(jié)構(gòu)已不可考，爭(zhēng)議頗多；記載中的梁末木制渾象，以及宋、元代渾象均是類似現(xiàn)代天球儀的圓球形結(jié)構(gòu)（如圖3）。
“渾天儀”是凌駕于渾儀和渾象之上，更為復(fù)雜的存在。一說渾天儀是渾儀、渾象的統(tǒng)稱；一說渾天儀就是演示儀器，等同于渾象；一說渾儀、渾象、渾天儀是三類不同的儀器。作為古天文儀象的研究者，本人更傾向于第三種界定，一是有古代史料文獻(xiàn)基礎(chǔ)，二是在現(xiàn)代教育和傳播的意義上來說也相對(duì)沒有那么容易混淆。
為什么說渾天儀單獨(dú)作為一類儀器是有史料基礎(chǔ)的？這要從北宋大科學(xué)家蘇頌的科研工作講起。蘇頌帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制造了大名鼎鼎的水運(yùn)儀象臺(tái)，并撰寫了結(jié)題報(bào)告《新儀象法要》。其中關(guān)于古代天文儀器的類型、功能和名稱等講得非常清楚，可以說這是值得參考的一種由宋代天文學(xué)、天文儀器專業(yè)人士界定的概念體系。
蘇頌在《新儀象法要》開篇《進(jìn)儀象狀》中說：
“蓋古人測(cè)候天數(shù)其法有二，一曰渾天儀。規(guī)天矩地，機(jī)隱于內(nèi)，上布經(jīng)躔，以日星行度察寒暑進(jìn)退，如張衡渾天、開元水運(yùn)銅渾是也；二曰銅候儀，今新舊渾儀，翰林天文院與太史局所用者是也……又有渾天象者，以著天體，以布星辰……此則渾天儀、銅渾儀之外又有渾天象，凡三器也……”
蘇頌認(rèn)為古人使用的天文儀器有三種。其中測(cè)候用的兩種：一是渾天儀，舉的例子是張衡的水運(yùn)渾天和唐代的開元水運(yùn)銅渾；二是銅候儀，也就是渾儀。也就是說，蘇頌將渾天儀界定為張衡漏水轉(zhuǎn)渾天儀那樣擬象渾天結(jié)構(gòu)，且能夠自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置。在這個(gè)概念體系下，李淳風(fēng)造的就是渾儀，不能被稱為渾天儀。新、舊《唐書》中，也確實(shí)將李淳風(fēng)的儀器稱為“黃道渾儀”。只是后來，隨著水運(yùn)法的凋敝，渾天儀漸漸也開始指代渾儀了。需要說明的是，明清時(shí)期，從歐洲傳入的地心環(huán)形天球儀也被傳教士稱為“渾天儀”，這和中國(guó)古代的傳統(tǒng)渾天儀應(yīng)該有所區(qū)分。
其實(shí)，事物的名稱主要是方便交流和理解，到底叫渾儀還是渾天儀并不重要。重要的是，需要分清具體儀器的器型和實(shí)際功能。雖說古代記錄中對(duì)于儀器的名稱和分類體系略顯混亂，但古人對(duì)儀器的具體功能還是很清楚的。建議專業(yè)媒體在使用時(shí)，認(rèn)真確認(rèn)并區(qū)分這些古代名詞，至少要嚴(yán)肅注釋，避免混淆。
“環(huán)環(huán)嵌套”為何故？渾儀的正確使用方式
好了，現(xiàn)在我們已經(jīng)確定墓室中的儀器為渾儀無疑。那么，接下來主角們需要如何正確使用渾儀，逃出墓室呢？電視劇上線之后，友人扔過來一張劇情截圖，說是李淳風(fēng)的渾天儀。筆者看完回道：李淳風(fēng)的，那少環(huán)了。不久又收到回復(fù)：被你說中了！迷底就是還有第三個(gè)圈，機(jī)關(guān)所在（如圖4）。
胡八一將內(nèi)環(huán)游儀對(duì)準(zhǔn)戊申字樣。機(jī)關(guān)再次啟動(dòng)，渾天儀基座所在的地面開始旋轉(zhuǎn)。眾人驚慌之際，胡八一明白自己恐怕是遺漏了什么。Shirley楊提醒道：“《新唐書》里說，李淳風(fēng)的渾天儀，表里三層，下?lián)?zhǔn)基，這怎么只有兩條軌道啊?！苯?jīng)過查找，胡八一果然發(fā)現(xiàn)了隱藏雙環(huán)，當(dāng)?shù)谌龑迎h(huán)道被拉出時(shí)，隨著渾天儀環(huán)規(guī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，冥殿里的機(jī)關(guān)漸漸停止。
李淳風(fēng)的渾儀又名黃道渾儀，在渾儀演變歷程中，扮演了承前啟后的重要角色。中國(guó)古代主要采用（天）赤道坐標(biāo)系統(tǒng)，之前的觀測(cè)儀器都以天赤道作為觀測(cè)基準(zhǔn)，靈臺(tái)上使用的渾儀只有赤道環(huán)而無黃道環(huán)，基本上就是內(nèi)、外兩層結(jié)構(gòu)，直到李淳風(fēng)進(jìn)行了改造。
李淳風(fēng)將黃道環(huán)與赤道環(huán)按相應(yīng)角度固定在一起，只要赤道環(huán)上的二十八宿與天空中的二十八宿對(duì)準(zhǔn)位置，赤道環(huán)就對(duì)準(zhǔn)了天赤道，黃道環(huán)也就隨之對(duì)準(zhǔn)天球上的黃道了。這樣就巧妙地解決了黃道圈的瞄準(zhǔn)問題。赤道、黃道之外，李淳風(fēng)還首次在渾儀中加入了白道環(huán)圈，也就是月行圈。白道環(huán)的安裝方式，也是李淳風(fēng)的創(chuàng)制。白道和黃道、赤道環(huán)規(guī)沒有采用固定的連結(jié)方式，而是在黃道環(huán)上洞穿了249對(duì)小孔來連接白道環(huán)，每過一個(gè)交點(diǎn)，就手動(dòng)將白道環(huán)移動(dòng)一對(duì)孔位，用不斷改變白道環(huán)與黃道環(huán)相對(duì)位置的方式，模擬出黃白二道兩個(gè)交點(diǎn)連線沿著月球運(yùn)行相反方向運(yùn)動(dòng)的觀測(cè)事實(shí)。
這層包含黃道、赤道和白道環(huán)規(guī)的結(jié)構(gòu)，被稱為三辰儀。自李淳風(fēng)起，渾儀的三重環(huán)組結(jié)構(gòu)算是得到了確定。之后歷朝歷代雖有改動(dòng)，但其基本架構(gòu)作為中國(guó)傳統(tǒng)渾儀的標(biāo)準(zhǔn)制式相對(duì)固定地被繼承下來?，F(xiàn)在我們根據(jù)史志的相關(guān)記載，來逐一看看李淳風(fēng)黃道渾儀的具體結(jié)構(gòu)。劇中也有描述，這架渾儀是貞觀七年制成的，“表里三重，下?lián)?zhǔn)基，狀如十字，末樹鰲足”。
第一重：六合儀
六合儀，包括“天經(jīng)雙規(guī)（子午雙環(huán)）、金渾緯規(guī)（地平環(huán)）、金常規(guī)（赤道環(huán)）”，上面刻有“二十八宿、十干、十二辰”。六合儀兼作基架，取“天地四方”之意，表征的是“天下”、“宇宙”，放在天文儀器上，可視為“渾天”。狹義上也可理解為以地平面為基準(zhǔn)，上、下、東、南、西、北這六個(gè)區(qū)域。
圖5 六合儀示意圖
第二重：三辰儀
李淳風(fēng)發(fā)明的三辰儀，取“日、月、星”三辰之意，用黃道、白道、赤道來表示日、月、星的運(yùn)行。結(jié)構(gòu)包括“璇璣規(guī)、月游規(guī)”，上面刻畫“列宿軌道、七曜所行”?！拌^規(guī)”，就是黃道和赤道的固定連接環(huán)組，赤道環(huán)上面刻畫了二十八宿距度。月游規(guī)就是白道環(huán)。
圖6 三辰儀示意圖（張楠）
第三重：四游儀
四游儀，表四方游動(dòng)之意。結(jié)構(gòu)包括“玄樞軸、玉衡游筒”。由一對(duì)平行雙環(huán)和瞄準(zhǔn)器組成。平行雙環(huán)可看作一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的赤經(jīng)圈，也叫四游環(huán)，環(huán)壁上刻有度數(shù)分劃。
圖7 四游儀示意圖
觀測(cè)時(shí)怎么做呢？首先要轉(zhuǎn)動(dòng)四游環(huán)，就像劇中胡八一那樣。把窺管帶到任一天體的赤經(jīng)圈上。然后轉(zhuǎn)動(dòng)窺管，指向所在赤經(jīng)圈上待觀測(cè)的天體。從四游環(huán)上可以讀出天體的去極度，從外層的赤道環(huán)上可以讀出天體的赤道度數(shù)。
超鏈接：
中國(guó)古代赤道天文坐標(biāo)系以北天極為基本點(diǎn)，以天赤道為基本圈。坐標(biāo)系統(tǒng)包括“去極度”和“入宿度”。去極度為所測(cè)天體至北天極的角距離。古人在二十八宿中各選取一顆具有代表性的標(biāo)準(zhǔn)星，也就是距星。入宿度為所測(cè)天體與相應(yīng)宿距星的赤經(jīng)差。圖中天體B為所測(cè)天體，A為相應(yīng)宿距星，入宿度即弧ab對(duì)應(yīng)的角度，“入某宿某度某分”。去極度是圖中弧PB所對(duì)應(yīng)的角度。
最后，我們可以討論一下李淳風(fēng)黃道渾儀的命運(yùn)。據(jù)史料記載，這架儀器“太宗令置于凝暉閣以用測(cè)候，既在宮中，尋而失其所在?！比欢陂_元年間一行等人制造黃道游儀之前，靈臺(tái)上所使用的還是后魏時(shí)制造的兩層結(jié)構(gòu)鐵儀。所以，李淳風(fēng)的渾儀到底有沒有被實(shí)際使用呢？結(jié)構(gòu)如此復(fù)雜的它，真的好用嗎？最后怎么就不知所蹤了呢？凡此種種歷史細(xì)節(jié)，那就不得而知了。
本文圖片來源：
[1]電視劇《龍嶺迷窟》截圖；
[2]《新儀象法要》守山閣叢書本；
[3]《中國(guó)天文學(xué)史大系——中國(guó)古代天體測(cè)量學(xué)及天文儀器》
實(shí)習(xí)編輯 陳翔
本文轉(zhuǎn)引自天文愛好者雜志公眾號(hào)
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