创制新仪

我国编制历法自古以来便有一个好传统，即以天文实测为基础。一行十分了解，迄今出现过的优良历法，无一不是经过制历工作者的长期、艰苦的天文观测实践，取得精确数据之后取得的。所以一行刚一受任，第一件事便是请太史监（国家天文台）组织全体观测人员，全力以赴，重新测定28宿距度、昏旦中星、昼夜刻漏，特别是要直接测出日、月、五星运行的黄道度数，逐日上报基本数据。这下子可难倒了太史监官员了——当时不是缺人的技术，而是缺物的设备，偌大一个唐王朝的太史监，竟拿不出一件像样的天文仪器来。

听到太史丞南宫说的报告，一行立即到司天监观测现场灵台亲自考察了一番，发现那里真的没有合用的观测浑仪，更谈不上浑象和其他。“工欲善其事，必先利其器”，面对那一堆破旧不堪、无法使用的旧仪，一行的思绪一下子回到那遥远的古代。我们聪明睿智的先人不断制作并不断改进天文仪器的历史，一一浮现在一行的眼前。

我国古代传统的天文观测仪器通称“浑天仪”（简称“浑仪”），后来又从中分出一类专用于演示天象和推算的叫“浑天象”（简称“浑象”）。我们的远古祖先根据直觉，相信天是圆的，所以把布满日月星辰的美丽静谧的天穹称为“天球”，并认为天就像一个鸡蛋，地球像鸡蛋里的蛋黄一样位于其中。这种关于宇宙结构模式的学说，称之为“浑天说”，它是我国古代的宇宙理论中流行最久的一种，东汉大科学家张衡在他的著作中便集中论述过这种理论。我国一些天文仪器都是按照这种理论设计制造的，所以都冠以“浑天”二字。

最初的浑仪很简单，就是几个代表天球各个大圈的圆环和一根望筒（“窥管”）。其主要部分：一个是“子午环”，代表过天球南北极的经线圈：一个是“赤道环”，代表天球的赤道。子午环与赤道环垂直安置。“子午环”和“赤道环”的环面上都刻有周天度数。人们从望筒里观察某个天体时，可借助这些圈环上的度数来确定该天体在星空中的位置。

张衡不仅从理论上完成了当时最先进的关于宇宙构造和运行的“浑天学说”，而且按照这个学说，在前人工作的基础上，于公元117年创制成功一套新的仪器，观测用铜铸浑象的圆径增大了一倍，首创了自动化的演示天象的系统，开辟了我国以水为动力的自动化天文仪器的传统，成为世界上机械天文钟和转仪钟的祖先。

在张衡之后，重新铸造新仪的是东晋十六国时期的孔挺。孔挺在光初六年（323）制造了一架供观测用的浑仪。据《隋志》记载，孔挺仪有内外两重结构。外重有子午环、地平环、赤道环。三环相连。地平环南北两点与子午环相交，东西两点与赤道环相交，四个交点处用四根柱子支承，固定在基座上。内重只有一个双环，即后世的“四游环”，按子午方向安装在南北极轴上，可以绕轴东西运转。在这个环的双轴间安装一根孔径一寸的窥管，窥管的中点设有关轴与双环轴相连，于是窥管便可在双环间隙内南北运转。转动四游环，可以把窥管带向任何一个天体所在的赤经线，再转动窥管，就可以把它朝向这条赤经线上的任何一点，所以能够观测全天空任何一处的天体。孔挺仪有两大特色：一是环更大，可进一步提高观测的精确度；二是两重制，使用方便。

一行的思绪回到唐代，对南宫说道：

“仪器虽然屡建屡毁，但仪器的制作，却还是一代总比一代强啊！我大唐开国，李淳风不愧是贞观时期的大天文学家，他在贞观七年（633）制成的‘浑天黄道仪’，便有很多地方超过前人。正如你所知道的，李淳风制造的浑仪与前代浑仪相比，主要是增添了三辰仪。三辰仪中，他把黄、赤道两个环结合在一起，赤道环上刻有二十八宿距度。这样，在观测时只要利用内重的四游环把赤道环和二十八宿的赤道方位对准，黄道环也就与天黄道平行了。同时，利用它还可以直接读出所测天体的入宿度。另外，由于天文观测要求越来越高的精确度，需要分别计量黄道度数和白道度数，所以李淳风特别添加了一个白道环，这是李淳风的首创。而且白道环不是固定的，他在黄道环上打了二百四十九对孔，每过一个交点月就把白道移动一个孔，用以符合黄、白道交点的不断移动。”

一行站在灵台高处，极目远眺雄伟壮丽的长安城，思绪万千，自言自语道：“张衡、李淳风都创造了无愧于他们那个时代的先进仪器，我们……”

南宫说看到一行两眼射出一道深邃而坚定的光芒。他明白，一个创制新仪的伟大设想，一行已经成竹在胸了。于是上前道：

“禅师若想重新创制新仪，我南宫说愿跟随左右，效犬马之劳。这也是我的分内之事。”

一行道：“设想是有，以我开元今日的综合国力，在财力、物力上毫无问题，只是，缺人啊！需要鲁班、马钧那样的能工巧匠啊！”

一听到这里，南宫说大声笑了起来：“禅师有所不知，现成的‘鲁班第二’、‘马钧再世’，就在这里！”

一行也不禁欣喜起来：“是吗，请讲，是谁？”

南宫答道：“他姓梁，双名令瓒，现正在明正书院待制闲着，没有实事可干哩！”

“请说说他的实际情况。”

“此人，我了解他，我和他虽不是八拜之交，却也算情投意合。他在东宫任职多年，先后当过率府兵曹、率府长史，可以说都是用非所用。他在机械制造方面，有着绝顶聪明。他曾造过一个镂空银熏球，表面透雕飞鸟和葡萄纹饰，中央可以分成两半，内部有两个同心圆机环，机环有轴，无论熏球怎样滚动，承环内的香盂都是口朝上，香料不会撒泼出来。诸如此类的小玩意，他做得不少。可以这样说吧，只要你能想出来，他就能做出来。绝没有错，我敢保证。”

听到这里，一行不由地以手加额谢道：“天助我也！请太史丞立即通知他，我们明日在太史监再见。”

一行回到住处，食漱已毕，禅床稍事静坐，脑子里却翻江倒海一般。他要造出无愧于开元盛世的新的天文仪器来，上不愧古人，下遗泽于后世。既入定不得，于是干脆下了禅床，坐在案前，拨亮香烛，摊开一张大纸，绘起草图来。

一行的思路集中在黄道上。一行想：“不直接测出天体运行的黄道度数，误差问题怎么也解决不了。李淳风仪虽有黄道，但与赤道死接在一起，不能反映黄道沿赤道退行的岁差现象。不解决这个问题，历法难以提高精确度。”想到这里，一行提起笔来，在一张纸上题上了“黄道游仪”四个大字。

第二天一早，万里晴空。对长年守在灵台上的观测人员来说，每遇到这样天气，大家都要相互祝福一番。今天一行的心情也很好，他临时改变主意，请南宫带梁令瓒到灵台见面。

梁令瓒举止稳重，为人忠厚，言语不多，但思想敏锐，一点即透。一行将黄道游仪的设计目的要求给梁令瓒一讲，梁令瓒便拿出了方案：“就在三辰仪的赤道上每一度穿一孔，改死接为活接，让黄道按岁差数据，每隔若干年，后退一度。”显然，梁令瓒是受李淳风白道环设计思想的启发，并创造性地运用了它。

解决了黄道环退行问题之后，一行提出了简化设环问题。三人一致同意，去掉最外重的赤道环。

“但去掉赤道环后，六合仪只剩下两个支点了。如此重大的浑仪，只给两个支承点，天长日久，必然会发生形变。”梁令瓒说。

“你考虑的很对。这么办吧，改用一个过天顶的东西放置的卯酉环，这样可以一举两得，既保证浑仪的机械强度，又可满足更多的观测需要，如正东西方位、天顶距等。”一行想了想，说道。

详细方案已定，僧一行给梁令瓒具体交代任务：

“第一，由您全权负责，拿出全套设计图纸并监督制造，冶工、铸工、金工、木工，全体工程技术人员，由您在朝廷内外物色人选。第二，按现在决定的各环的大小粗细，详列需铜总量，列出清单，和图纸一起呈给宰相张大人。第三，为慎重起见，第一步先搞预制研究，用木料代替铜。先制作出游仪木样，交付灵台试用，证明准确无误后，再动工铸造铜仪，这样，既取得了施工经验，又锻炼了技术队伍，还可在试用中发现问题，进一步修改完善设计。”

梁令瓒的确是我国盛唐时期的杰出机械制造专家。没过多久，游仪木样造成，僧一行仔细验过，完全合格，然后移交太史监，让南宫说试验于观测。连续几十个昼夜，全体观测人员无不拍手叫好，既方便于观测，又易取得精确数据，于是一行正式上书玄宗：

“黄道游仪，古有其术而无其器，昔人潜思皆未能得，今令瓒所为，日道月交，皆自然契合，于推步尤要，请更铸铜。”

玄宗旨下准奏。于是一场冶铸大会战开始了。

受一行委托，梁令瓒不仅担任总设计师，而且还担任工程总指挥，不仅施工图纸精心设计周密细致入微，而且工艺程序安排井井有条。从三辅地区和各地调来的全体工程技术人员各就各位，分工合作，在工地上有条不紊，热火朝天干起来。由于昼夜施工，天未明，长安城已是朝霞满天；夜已静，长安城仍晚霞不散。近听叮当一片，远看火光烛天，冶铸工场好一派繁忙景象。

到开元十一年（723），铜制黄道游仪全部竣工。经检验，完全达到设计要求，使用效果比木样更为灵活准确。一行再上书玄宗，详叙制造此仪的动机、经过和特点。玄宗也兴奋非常，亲自提笔为这座亘古未有的铜铸黄道游仪撰写铭文，并以金字八分书亲书于轮上，学士陆去泰又以银字题写制造年月日、工匠姓名于盘下内侧，以不没制造者的历史殊功。

在黄道游仪投入正式使用之后，一行马不停蹄立即着手实施他酝酿已久的第二步计划：创制水运浑象。

在一次设计论证会上，梁令瓒把他的主要助手们都带来了，太史监各个部门的负责人也都参加了。一行请张说亲自主持会议。张说将政事堂的一间厢房作为会议室。为了鼓舞人心，也为了启迪思维，一行追述了浑象的制作发展史。一行如数家珍般，从三国时陆绩、王蕃、葛衡的制作说起，列举了北魏晁崇在道武帝天兴五年（402）前后的制作、南朝刘宋钱乐之在永嘉十三年（436）的制作、萧梁陶弘景在天监年间（502—519）的制作和隋代耿询在开皇十年（591）前后的制作，归纳对比，指出各自的优缺点。最后，一行说：“遗憾的是，本朝自开国以来，还从来没人制造过。我们天文工作者有负圣恩，有愧大唐啊！”

说到这里，群情激昂，一致表示：“禅师！我们愿意造，也一定能造！我们这一次造的浑象一定要超过前人！”

到会的人各用所学，各尽所能，穷思竭虑，一连研讨了好几天，最后由梁令瓒汇总定出方案。会后，梁令瓒等率人分工起草图纸：总装设计图、分装设计图、各部件图、零件图，共计一百多幅。就这样，几个月过去了。

一行仍然坚持他的老原则，先按原设计的1/2，做小木样，经过一定时期的试运转后，一切灵验无误，再按原设计大小做大木样，经过严格的试运转，证明各种数据的确无误，再大举动工，做成铜铁制件。这一次的加工制作比浑仪要求更精密，施工要求更高，工艺流程分工也更细，浇铸、车削、抛光，一直忙到开元十三年（725），才大功告成。这就是历史上有名的“开元水运浑象”。它把演示天象与自动报时结合起来，实际上成为一种授时天文台和天文钟。这座大型复杂的铜铸水运浑象，上具列宿，注水激轮，每昼夜旋转一周，与实际星象相合。以木柜代表大地，球体半露柜上，半没柜内。另外设有两个木人，一个每刻击鼓，一个每辰敲钟，都能按时自动。其设计之巧妙，令人啧啧称奇。

新的浑仪、浑象都制作完成了，太史监灵台上的工作人员可以大刀阔斧地开展各项工作了，一批又一批的观测数据送到一行面前，一行开始酝酿一部新历法的梗概了。一行发现仅有首都灵台上的观测数据还不足以制定出适用于全国的精确的历法，因为中国幅员太辽阔了，各地的北极出地高度（北极仰角）等数据都是因地而异的。为了便捷、有效地测得各地的北极出地高度，一行自己动手设计了一种测量工具，它的名字叫“覆矩”。一行画好“覆矩”草图和尺寸，交付梁令瓒拿去批量生产，以供全国各地使用。这种工具不仅成本低，制造容易，而且使用起来非常简单。后来，僧一行主持的大规模的天文测量工作，各地北极出地高度都是利用“覆矩”测得的。