关于张衡水运浑象的考证和复原

张衡水运浑象是科学史大事,前有刘仙洲作过复原,但有重大异议。本文先考张衡之前的文献以求源,论证张衡之作的目的和历史地位;再考其后的文献以循流,既为后来史料进行诠解,也返证张衡工作的内容。在此基础上,我们讨论张衡可能采用的技术设计,证明不是齿轮传动装置,而是浮子控制的绳轮传动装置。最后报告我们所作模拟实验和复原模型。

宋代水运仪象台研究与复原中的两个问题

在50年的研究并在结构和原理上复原出原大的水运仪象台后,有理由重新提出历史上水运仪象台曾否成功运行的问题。新近应用计算机仿真技术等对水运仪象台的深入研究,如注意对历史上的制作调试和改进过程进行分析和模拟,会有助于我们得出这一历史问题的合理结论。

“浑天仪”考

对"浑天仪"一词的历史渊源,以及"浑象""浑仪"两种仪器的取名做了较为详尽的考证,试图理清"浑天仪"一词在历史上使用与演变的线索。并比较和分析了现代部分辞书中"浑天仪"条目的解释,按学术界和日常使用现状对"浑天仪"一词的界定提出见解。

张衡的太阳运动算法及其解释

东汉张衡作《浑仪图注》对浑仪原理和使用方法进行了注解。贾逵认为“日行”(太阳运动)在黄道上均速移动,但史官用赤道度来测量却显示太阳运动不均匀。张衡认为将赤道度变换成黄道度就会使“日行”回归平均运动,不会有进退。为此他紧贴浑天仪的表面用细篾条贯穿两极,测量黄道度与赤道度的对应值并进行了数值处理。他设置黄赤道差变化率相同而距度不等的“同率”区间,将这些微小区间的差分累积起来,得到节点上的黄道度和赤道度,再用线性内插法求节点之间的数值。张衡的方法类似现代数学中的不等距“样条插值”与“数值积分”方法,是中外数学史上的重大创举。