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元朝繼承宋朝測試技術(shù)的成就

佚名 2025-04-24 16:22:42

宋元是我國古代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的鼎盛時期

,天文
、數(shù)學(xué)、地圖的測繪
、器械的制造都取得了輝煌的成就

宋元時期

,為了提高工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率,十分重視對器械制造技術(shù)的改進(jìn)
。元朝王楨教民耕植
,總結(jié)了全國范圍內(nèi)的農(nóng)事,完成了一部《農(nóng)書》
;其中的《農(nóng)器圖譜》里
,繪出了各種農(nóng)業(yè)機(jī)械圖,如紡織器械
、灌溉工具
、運(yùn)輸工具等。這些器械的制造
,都對零部件的公差配合有嚴(yán)格的要求

計里鼓車是一種用輪軸機(jī)械量度地面距離的車輛,北宋以前已有記載

,但制造原理和方法均已失傳
。北宋天圣五年(公元1027年)燕肅重新設(shè)計指南車,盧道隆設(shè)計制造的記里鼓車
,體現(xiàn)了我國機(jī)械工程技術(shù)的高度成就
。關(guān)于記里鼓車的制造,《宋史·輿服志》中有關(guān)于尺寸規(guī)范等的詳細(xì)記載
,是我國古代對齒輪系運(yùn)用的范例
。用兩個齒數(shù)相同的齒輪,中間嵌入一個中輪
,便能按同一速度和同一方向運(yùn)轉(zhuǎn)
,整個齒輪系與車輪同行同止。車上具有一套減速齒輪系
,使運(yùn)動變慢
,最后一根軸在車行一里或10里的時候才回轉(zhuǎn)一周。每當(dāng)車行一里時
,中平輪轉(zhuǎn)一周
,其上的撥子就撥動下一層木人擊鼓一次;車行10里時
,上平輪轉(zhuǎn)一周
,其上的撥子就撥動上一層木人擊鐲一次。今天的汽車?yán)锍瘫恚啃旭傄还?div id="jfovm50" class="index-wrap">,里程表上便轉(zhuǎn)動一個數(shù)碼
,其原理與古代記里鼓車相似。

時間計量在我國有悠久的歷史

?div id="jfovm50" class="index-wrap">!端鍟ぬ煳闹尽酚涊d:“昔黃帝創(chuàng)觀漏水,制器取則……總以百刻
,分于晝夜
。”中國歷代對計時都十分重視
,往往把計時的管理
、計時儀器與國家的政令聯(lián)系在一起,并且作為國家法制的一個部分嚴(yán)格加以控制
。早在《尚書·虞書·舜典》中就有:“在璇璣玉衡
,以齊七政”的記載。中國古代的計時方法脫離不了天象
,與天文學(xué)是分不開的
?div id="d48novz" class="flower left">
!哆|史·歷象志》云:“八尺之表
,六尺之簡,百刻之漏
,日月星辰示諸掌上
。”中國最古老的計時器是日晷和漏壺
?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">!缎挛宕贰に咎炜肌芬舱f:“晷,漏正
,則日之所至
,氣之所應(yīng),得之矣
?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">!北彼蝹ゴ蟮目茖W(xué)家沈括,在天文
、歷法
、算學(xué)上所取得的成就是舉世矚目的?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">!端问贰ぢ蓺v志十三》記:“初
,括上渾儀、浮漏、景表三議
?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">!蔽鯇幜辍霸t依新式制造,置于司天監(jiān)測驗
,以較疏密
。”可惜實物早已無存

除沈括外

,北宋元祐年間蘇頌、韓公廉等人合作制造成“水運(yùn)儀象臺”
,用水力轉(zhuǎn)動
,是世界上首創(chuàng)的水動天文鐘,其中精妙的擒縱裝置
,相當(dāng)于鐘表里的擒縱器
,起控制樞輪定速轉(zhuǎn)運(yùn)的作用,使這座儀象臺把測量儀器的渾儀
、表演儀器的渾象和計時儀器設(shè)置在同一機(jī)構(gòu)內(nèi)表達(dá)出來
,被譽(yù)為天文鐘的祖先。

元代的科學(xué)家郭守敬

,也在天文
、歷法、算學(xué)等方面有過重大的貢獻(xiàn)
。他說:“歷之本在測驗
,而測驗之器莫先于儀表?div id="m50uktp" class="box-center"> !彼谔煳膬x器制造方面有驚人的創(chuàng)造力
。曾先后制作了簡儀、高表
、候極儀
、渾天象、景符
、星晷定時儀等12種新儀器
,其中簡儀和高表是兩個重大的創(chuàng)造。為了提高測量日影的精度
,郭守敬在河南建造了一座測景臺
,表高40尺,較古代八尺之表高出四倍
,這樣測量日影長度的相對誤差便可以減少到1/5
。按常理
,加長表高就能使日影變化更顯著,但是表增高以后
,照射在圭面上的日影邊界就會模糊不清
,從而達(dá)不到提高精度的目的。為了使日影能清晰地投射在圭面上
,郭守敬創(chuàng)制了一種叫景符的儀器
,用來解決日影邊界模糊不清的問題。景符是在一個小框架上安一個可轉(zhuǎn)動的銅片
,銅片中間開一個小孔
,當(dāng)太陽過子午線時,把景符放置在水平的圭面上
,南北移動并轉(zhuǎn)動銅片
,使照射在圭表頂部銅橫梁上的日光,首先通過景符上的那個小孔再照射到圭面
,形成一個米粒大小中間帶有銅梁橫影影像的光點
,從而達(dá)到邊緣清晰的目的。這樣就可以量取到比較準(zhǔn)確的影長了
。景符的發(fā)明
,在光學(xué)測量儀器發(fā)展史上是一個具有重大意義的成就。

郭守敬建造的測景臺

,臺前有石圭三十六方組成“量天尺”
,尺度用唐朝小尺,每尺合24.5厘米
,是我國現(xiàn)存最早的天文臺建筑

郭守敬還創(chuàng)制了能自鳴

、擊鼓
、計量、報時的大型天文鐘“大明殿燈漏”和“五輪沙漏”
。它們都已脫離了天文儀器的范圍
,主要應(yīng)用于計時,與西方17世紀(jì)的機(jī)械鐘已相差無幾了

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