由《长安十二时辰》中太上玄元大仙灯的制作看唐代物理学的发展

Posted 2022-12-28 物理学

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由《长安十二时辰》中太上玄元大仙灯的制作看唐代物理学的发展

《长安十二时辰》中由大师毛顺制作的太上玄元大仙灯终于露出了真面目，其内部结构也一览无余，各种结构、齿轮精密结合，充分展示了我国在唐时期对物理学的研究已经到了相当高的水平。唐代我国物理学究竟发展到了何种地步？物理学主要研究物质运动最一般规律和物质基本结构。虽然古代的中西方都没有物理学这个学科，但物理现象是随处可见的，中国古代很早就有了物理知识的萌芽，并积累了很丰富的朴素的物理知识，如中国古代的建筑和工具制造中, 就已经无意识的利用了一些物理知识。尤其到了唐代，人们对杠杆原理的运用已经非常地熟练，在桔梅、踏春和衡器等方面己经广泛使用了。唐代长安城中的贵族利用特权霸占水渠，设置了大量的类似水车的装置，就是将杠杆支撑于架上，长臂端装上柞，短臂端则供水力或机轴驱动，就充分地利用了杠杆原理。据《旧唐书·天文志上》载，唐代科学家一行与梁令攒制造的水运浑天铜仪，就是利用水力驱动水轮使天文仪器运动，称其为水运浑天俯视图。仪器采用了比较复杂的齿轮结构，表明唐代已掌握了精确传递轴与轮间回转和同时进行变速及变更回转方向的物理知识，还能自动报时。史载，开元中,「 ”又诏一行与梁令攒,及诸术士,更造浑天仪,铸铜为之。若圆天之象,上具列宿赤道,及周天度数。注水激轮,令其自转,一日一夜,天转一周。又别置二轮,络在天外,缀以日月,令得运行,每天西转一匝,日东行一度,月行十三度十九分度之七。凡二十九转有余,而日月会。三百六十五转,而日行匝。仍置木柜,以为地平,令仪半在地上,半在地下。晦明朔望,迟速有准。又立二木人,于平地之上。前置钟鼓,以候辰刻。每一刻,作自然击鼓。每一辰,则自然撞钟。皆于柜中,各施轮轴,钩键交错,关锁相持,既与天道合同。当时甚称其妙。铸成,命之日水运浑天俯视图,置于武成殿前,以示百寮。” 在记时方面唐人还有所创新, 据《锦绣万花谷续集》载：「 ”权器, 李兰漏刻法曰以器贮水, 以铜为渴乌，状如钩曲，以引器中水，于银龙口中吐入权器，漏水一升，秤重一肋，时经一刻。”由此可以推知，流水一两重为秒，一钱重为秒，表明此时测时的精确值己经随着测时器的精度而大大增加了。这种测时器主要是用来观察天象, 仍然属于天文学方面的仪器。我国古人很早就知道了利用空气来进行虹吸管吸水，唐人吕才制造的五级漏壶，也是充分利用了大气压强的原理，将漏壶中上壶的水引到下壶。清人所编的《古今图书集成·历法典》卷九九《漏刻部》中载有吕才漏刻图, 这也是迄今出现最早的虹吸图画。唐代还发明了大气密封法，李皋还利用大气压强进行了注油的密封实验。唐人南卓《揭鼓录》载：「 ”嗣曹王皋有巧思，精晓器用，为荆南节度使。有羁旅士人怀二倦，欲求通渴，先启宾府，府中观者讶之，日`岂足尚耶\' 士日`但启之，尚书当解矣。\' 及皋见倦,，捧而叹日`不意今日获逢至宝。\' 指其刚匀之状，宾佐唯唯，或腹非之。皋日`诸公必未信。\' 命取食拌，自选其极平者，遂重二倦于样心，以油注之格中，满而油不浸漏，盖相契无际也。” 所谓「 ”二倦”, 指紧固鼓皮于鼓框的钢铁圆环。李皋在二裕中注油, 油却不从倦中渗出, 这是由于二倦「 ”相契无际”, 致使大气压令其中的油不泄漏的缘故。唐代的物理学已经发展到了非常成熟的阶段，能制造出结构精密、气势恢宏的太上玄元大仙灯也就不足为奇了。