水力天文钟：创新设计的报时机构

最早描述具有报时机构的水力天文钟可见记载于《旧唐书·天文志》，是723年唐朝一行和尚与梁令瓒制造的水运浑天，可“注水激轮，令其自转，……立二木人于地平之上，前置钟鼓以候辰刻，……皆于柜中各施轮轴，钩键关锁，交错相持”（刘昫 等，1976）。然如何“各施轮轴，钩键关锁，交错相持”，并没有具体说明。

机械木人在中国古代典籍中的记载屡见不鲜，往往与歌舞机械相结合。据《西京杂记》载，汉高祖刘邦于公元前206年攻入咸阳，巡行秦宫库府，发现内有“铜人十二枚，坐皆高三尺，列在一筵上，琴筑笙竽各有所执，皆缀花采，俨若生人。筵下有二铜管，上口高数尺，出筵后。其一管空，一管内有绳，大如指。使一人吹空管，一人扭绳，则众乐皆作，与真乐不异焉”（刘歆，1979）。由一人牵动绳索，引发机械运动，其内机构应为齿轮、轮轴与各种拨牙机构组成，可使铜人如生，众乐齐发。

表2-7 中国古代机械钟史(www.xing528.com)

979年北宋张思训制造水银驱动的太平浑仪，据《宋史·天文志》载，其报时系统更精密，“七直神，左摇铃，右扣钟，中击鼓，以定刻数，每一昼夜，周而复始；又以木为十二神，各直一时，至其时则自执辰牌，循环而出，随刻数以定昼夜短长”（脱脱 等，1983）952。苏颂与韩公廉承继张思训之制，于1088年做水运仪象台，其报时系统是由昼夜机轮与五层木阁所组成，以具体的形象与声乐表现出当时使用的三种时制。共利用了钟、鼓、铃、钲四种不同的打击乐器，四个活动手臂的击乐木人，一百五十八个着绯、紫、绿三种不同服色持特定示牌的司辰木人。水运仪象台利用多组凸轮拨击机构，使各层之间相互呼应且声乐与示牌相应一致，如第一层钟响了，第二层必出现手持某时正牌的木人，第三层必出现手持某时正初刻牌的木人等等，这是一具有高度科学性与艺术性的工程设计。