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楼主: 长安今何在

眼镜、望远镜和显微镜等光学仪器都是中国发明的!

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发表于 2020-8-20 12:37 | 显示全部楼层
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谢谢层主分享的图片。  发表于 2020-8-21 10:12
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发表于 2020-8-20 12:38 | 显示全部楼层
中华民族的科技水平之前远超西方白皮的。
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发表于 2020-8-20 12:41 | 显示全部楼层

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发表于 2020-8-20 12:45 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2020-8-21 09:30 | 显示全部楼层
《中国人的千里镜——“望远镜”:第三部分》

第三部分内容:中国天文仪器对近现代望远镜的影响

在前两篇的《中国人的千里镜——“望远镜”:第一部分》讲了光学瞄准镜、反射望远镜,《中国人的千里镜——“望远镜”:第二部分》讲了千里镜的名称和窥管的由来,由此可以知道千里镜(望远镜)的部件里除了一凸一凹透镜以外,还离不开窥管这个管状物。

西方编造的望远镜“发明”故事都只知道一凸一凹两透镜,这说法出现在《远镜说》里,却不知道千里镜制造还有其他部件,更涉及到中国的“浑天说”,这就是接下来要讲到的第三部分内容了。

“窥管”—即“望筒”,望远镜的前身

在秦建明先生的《令无数人迷惘的天文奇语----七衡六间,下》一文中,提到了:

“《庄子.秋水》中已经出现过“用管窥天”之语,这是用望筒测日,其望筒当有支撑架,其结构类似衡。望筒被名为衡,应当就在此时。否则以八尺长(一人高)之望筒,手持瞄准天体进行观察,是很难保持稳定的。这种结构的仪器,中国古代没有另外的记述,但在西方中世纪的天文仪器中却有类似者,如牛顿所制带支架望远镜就是这类结构。”

这就是中国古代的天文仪器“望筒”,也就是“窥管”,我们经常说“管中窥豹”,就是指的窥管。我们的成语都是有来历的哦!


这里的“窥管”,用来比喻见识狭小。

晋·陆云 《与陆典书》:“所谓窥管以瞻天,缘木而求鱼也。”

唐·张说 《喜雨赋》:“虽欲谭天而窥管,孰知尧德之为大。”

《云笈七签》卷十五:“不惭窥管之微,辄呈酌海之见。”

南朝·宋·刘义庆《世说新语·方正》:“王子敬数岁时,尝看诸门生樗蒲,见有胜负,因曰:‘南风不竞!’门生辈轻其小儿,乃曰:‘此郎亦管中窥豹,时见一斑。’”

管中窥豹,意为只看局部,不看整体。后用以比喻看问题片面。原意是从竹管里看豹。多比喻所见狭小,不能察全面。后以反意比喻可以从观察到的一部分推测全貌,大略可知。常和“可见一斑”连用。

这里说的“管中窥豹,可见一斑”已经说得非常明显了啊!就是类似望远镜的装置嘛,才能看见花豹身上的斑点啊!

实际上,能够用来比喻事物,就说明已经有这样的东西存在,这就是古代浑天仪上观察星体用的管状器,前面已经说过了,再提一次了。

在宋·沈括 《梦溪笔谈·象数一》也有写“窥管”:“以玑衡求‘极星’,初夜在窥管中,少时复出,不能容‘极星’游转。乃稍展窥管候之,凡历三月,‘极星’方游于窥管之内,常见不隐。”

再者,“窥管”还与测量北极极枢、子午线有关,《周髀算经》中关于极枢的测量,其术为:“欲知北极枢,旋周四极。常以夏至夜半时北极南游所极;冬至夜半时北游所极,冬至日加酉之时西游所极,日加卯之时东游所极,此北枢璇玑四游。正北极枢璇玑之中,正北天之中。正极之所游,冬至日加酉之时,立八尺表,以绳系表颠,希望北极中大星,引绳致地而识之。又到旦明,日加卯之时,复引绳希望之首,及绳致地而识,其两端相去二尺三寸,故东西极二万三千里。其两端相去,正东西。中折之以指表,正南北。”

沈括的《梦溪笔谈》用“窥管”方法与《周髀算经》中一致。

古人要找到北极,必须通过测量其它星来推定北极的位置。这里是选择北极附近的大星,作为观测对象。这颗大星环绕极枢作周日视运动,其处于极枢东西南北四个位置时,称之为璇玑四游,测定璇玑四游,极枢即处于“璇玑之中”。即得于四游的交叉点上。

测量时在地中立一表,表高八尺,在表的顶部拴一条绳子,牵直并移动绳子,让眼睛顺绳子望去,使表顶与被瞄准的北极旁的大星处于一条线上。这时在地上标出绳子与地面的交点。这种瞄准测量技术,古代著作中称之为“参”或“参照”。

经过不同时间先后测量,可在地面获得大星在极南、极北、极东、极西四个测量点位,其中最有意义者是东西两点,两点间联线取中,即为极枢在地面的测量点位。从这一点出发,通过表顶,所望到的天区即为极枢所在处。

如果测量者取极枢至极枢在地面的测量点之间的联线在地表上的投影线,就是立表处的南北子午线。当然,该处子午线也可直接从垂直立表之根部至极枢在地面的测量点位获得。

有了这样的表与子午线,观测者还可以利用牵星术进行中星观测。经度,子午线就是经度,对于中国来说,推定北极、及测量子午线并不成问题,而是早就知道的事情!

所以,中国出现望远镜是自然而然,理所当然之事,中国古代还是“天球-赤道坐标系”,有“浑天说”才能发明这样观察星体的天文仪器,但是,西方为什么能够出现这种“窥管”结构的仪器呢?!

比如,牛顿所制带支架望远镜就是这类结构。


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 楼主| 发表于 2020-8-21 09:40 | 显示全部楼层
望远镜与子午线测量

西方“发明”望远镜的时间1609年,建立天文台,确定本初子午线的时间都异常迅速,以至于不需要积累数据。

艾萨克·牛顿的生卒年(1643年1月4日—1727年3月31日),1666年法国国王路易十四建立了天文台,1667年本初子午线定在经过巴黎天文台的轴线上,1675年英国才有格林威治天文台,1851年英国把本初子午线定在格林威治,国际本初子午线会议在1884年把本初子午线定在了英国格林威治。

按照牛顿的生卒年,有些与天文学有关的成就,甚至在1666年之前、之后的一些成就,西方天文台建立的时间也不够研究出那么多东西来,23岁开始,法国天文台1666年才建立,60年时间“发明”发射望远镜,研究力学、光学、微积分等,做出了N多贡献,被认为是“全才”。可能吗?

他在1687年发表的论文《自然定律》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点,并成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性,展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律;为太阳中心说提供了强有力的理论支持,并推动了科学革命。

这与1667年法国天文确定本初子午线之后,只有20年的时间,却能论证行星运动定理了。这点时间都不够观察日月五象运动的!

同样的还有,伽利略·伽利莱(Galileo Galilei,1564年2月15日-1642年1月8日),意大利物理学家、数学家、天文学家及哲学家,科学革命中的重要人物。其成就包括改进望远镜和其所带来的天文观测,以及支持哥白尼的日心说。伽利略做实验证明,感受到引力的物体并不是呈匀速运动,而是呈加速度运动;物体只要不受到外力的作用,就会保持其原来的静止状态或匀速运动状态不变。伽利略被誉为“现代观测天文学之父” 、“现代物理学之父” 、“科学之父” 及“现代科学之父”。

这位更厉害,甚至在西方连天文台都没有建立的时候,就能发表各种天文物理学说,被称为“现代观测天文学之父”了,真是大言不惭啊!


看看中国人是怎么做的?!


中国的北齐张子信花了30多年的时间,隐居于一海岛,专心致志地用浑仪观测日月五星的运动。570年前后,他才获得了在我国天文学史上具有重大意义的三大发现,太阳视运动不均匀性、五星运动不均匀性、食差。

而“岁差”的发现时间,就需要更久更长时间了,简单说从战国到晋成帝时期,直到晋朝虞喜通过比对冬至点的移动,才能确定了“岁差”这一天文现象!

这么长的时间,中国才能有此发现,天文现象,天体运动,天文观测可不是一个人短短一生就能观察到的,这真的是牛顿、伽利略等人能够做出的“成就”吗?!


况且,如果当时牛顿它们已经使用望远镜,就应该会测量子午线,南北方向才对,西方建立天文台,并确定“本初子午线”都是非常迅速的事情。

中国人一直懂得测量经纬度,连日月食和经纬度有关系的事情都被中国人发现了(《经纬度与预测日月食》),就算是清末民初还有人能稍加学习就能测量推算经纬度,与今天一致!

例如:谭学元,字少微,湖南清泉县人。生活于清末民初年间。幼有异禀,读书一目数行,通群籍,不喜举子业。擅长书画,皆能以指头为之。尤工琴,不拘守旧谱,而指法独绝。偶得诸葛武侯遗书,用木牛流马法而变通之,所制浑天仪、窥远镜及木鸡、木犬之类,见者诧为天授。当时他推算出北京、长沙、衡阳的经纬度,与现在基本一致。著有《推历指掌》、《星曜增考》、《九章算法适中》、《三角形纲目》、《琴谱管见》等。事见《中国艺术家徵略》。

可是在西方的各种著作里,却都很明确的写到西方18世纪以前不能测量经度,但最早的法国天文台1667年就已经确定本初子午线了!(自相矛盾啊!)

图 西方18世纪以前不能确定经度--[美]帕尔默:《近现代世界史》
西方18世纪以前不能确定经度--[美]帕尔默:《近现代世界史》.jpg
“在足够精确的钟表发明(18世纪)以前,海员们无法确定经度。”(美·帕尔默《近现代世界史》“美洲的发现”)

图 确定经度对于西方航海来说依然是难事!——《幕府将军》(美)克拉维尔著
确定经度对于西方航海来说依然是难事!——《幕府将军》(美)克拉维尔著.jpg
“怎样确定经度?一定有某种方法存在的。怎样保持蔬菜的新鲜?坏血病是怎么回事?......”、“不,你还会有机会的。而且,除非弄到一本《航海手册》或者是抓住一个葡萄牙领航员作向导,他将不可能打开麦哲伦海峡的秘密通道。......”、“五艘船只回来一艘,每十个人中就有八个没有回来,蒂姆和瓦特也没能回来。是一名被俘的葡萄牙领航员引导德雷克的船队穿过麦哲伦海峡才进入太平洋的。”(美·克拉维尔《幕府将军》)

但是,更早之前西方的航海技术也并没有好到哪里去。

图 1471年,水手们航海需要沿岸标记测量航程——《剑桥插图中世纪史》:对非洲的打击
1471年,水手们航海需要沿岸标记测量航程——《剑桥插图中世纪史》:对非洲的打击.jpg
“1471年,瑟罗·达·科斯塔(SoeirodaCosta)勘察了黄金海岸、象牙海岸,并穿越了赤道,这之后风向改变,引起了恐慌。从那时起,水手们通过在沿岸设置标记来测量他们的航程。”(法国罗伯特·福西耶《剑桥插画中世纪史》“对非洲的打击”)

所以,西方一直不懂测量经度,也就不可能发明“望远镜”这种天文仪器了,自然是从中国获得的望远镜,但是经过满清以后,这些东西全都消失的干干净净,甚至被篡改为西方“带来”的,真是讽刺啊!

图 航海手册有风向、暗礁、避风港等内容(来自中国海道针经)——《幕府将军》(美)克拉维尔著
航海手册有风向、暗礁、避风港等内容(来自中国海道针经)——《幕府将军》(美)克拉维尔著.jpg
我们还会注意到,在美国克拉维尔写的《幕府将军》提到要想远洋航海,就必须有一本《航海手册》或者是葡萄牙领航员,这很好理解,因为最早接触中国(正德十三年,1518年)的就是“佛郎机”(葡萄牙)人,它们使用的也是中国的航海资料,《郑和航海图》详细记录了我国船舶航行于东南亚、印度直到东北非的航程,16世纪初葡萄牙人在东南亚航行时,仍旧用我国的针路。

这就是为什么想要远洋航海的话,西方都想要一本《航海手册》,或者是葡萄牙人领航员的缘故,只有中国有航海技术和资料,当时也只有葡萄牙人从中国这里得到了相关的航海技术资料,否则,西方别想远洋航海,都不熟悉路线、海洋。

因此,它们不可能是“望远镜”的发明者,只能是使用者,才会出现不懂测量经度原理的情况!

这就再一次证明了,为什么西方写的“望远镜”的利伯希申请的专利时间是1608年了!而不是意大利传教士利玛窦到达北京时“带来”了望远镜的1601年!


所以,凡是明清据说是西方传教士“发明”的某样事物,都会出现发明“两遍”的怪事!(当然,还有传教士喜欢“口授”的怪事!)

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 楼主| 发表于 2020-8-21 09:50 | 显示全部楼层
望远镜与赤道式装置

在古代中国称为“浑天说”:“浑天如鸡子,地如蛋中黄”, 它是将天地看作一个整体,将这个整体比做一枚鸡卵,将地球比做卵中黄,将环绕地球的天穹比做卵白和卵壳。

“浑天说”是以地体为天地的球心,以南、北两天极为轴心,亦即天地的中心;以缘地球表面向四周延伸的太空为上下四方。以北天极为上,以南天极为下,以与地球赤道相平行的二十八宿为圆形天道,以将二十八宿所标示365又四分之一度等分的十二辰为划分时间的坐标,并在这一立体的“卵壳”上标示日月星辰的运行度数。

也就是说,古人在观测天象方面是以地球为观测点,以日月星辰的视运动为观测对象。当日月星辰东起西落时,在天穹上画了一个半圆,北半球的人们只能看到天空上面的星球运行状态,如果加上观察不到地平线以下的“北方”,就形成了一个环形的圆周运动,这个圆周运动的轨迹,就是我们所说的“黄道”。

所以,在古人的时空观里,是以上南下北、左东右西的,天体的复合运动都是以此为观测基点。

即《开元占经》所说的:“南极北极天轴所在,转运所由,譬车之有轮,所以自行也。众星皆无常,惟北极守中不易,是以知其为天中也,天倾,故极在中北。……天圆地方,极枢中央,动以历静,时乘十二。”

因此可知北极星的位置居于天地的中心,天地是倾斜的,所以(在人的视觉中)极在正北。极就象转轴的轴心,以(相对的)静经历(不停歇的)动,计量出十二时。

这一体系所认知的时空背景是以“极”为枢纽(中心),“时乘十二”。一年的十二月、一日的十二时,都是以极为中心对二十八宿的十二等分。用现代天文学的语言讲就是以“极”为中心对地球赤道和天球赤道365又四分之一度的十二等分。(《测天仪器:赤道式装置浑仪》)


制造浑仪依据的原理是“浑天说”。浑天说思想体系的完整表述,见于《浑天仪注》:“浑天如鸡子,天体如弹丸,地如鸡子中黄,孤局于内,天大而地小。”作者用寥寥数语,就让一个宇宙结构模型生动地展现在我们面前。

浑天说的精髓有三点:第一点,天体浑圆,如“鸟卵”或“弹丸”。第二点,地居天球之内,“天大而地小”,犹“壳之裹黄也”。第三点,地如蛋黄,也是圆球形的。

浑天说起源于何时呢?

在战国时期的诸子著作中,可以找到一些朴素的“浑天”思想萌芽。例如《文子·自然》:“天圆而无端,故不得观其形”;“轮转无穷,象日月之运行,若春秋之代谢,日月之昼夜终而复始,明而复晦”等等。

还有,赵国人慎到,是当时法家的代表人物。他曾在齐国的稷下讲学,久负盛名,著有《慎子》。书中讲道:“天形如弹丸,半覆地上,半隐地下,其势斜倚,故天行健。”这句话,用弹丸比喻天,明确地表达出作者认为天体是球形的;“半覆地上,半隐地下”,就是讲天大地小,天包地。

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赤道式装置:璇玑玉衡

我国“赤道式装置浑仪”的出现早于世界各国。《史记五帝本纪第一》记载:“帝尧老,命舜摄行天子之政,以观天命。舜乃在璇玑玉衡,以齐七政。” 璇玑玉衡就是观测天象的古老仪器。

浑仪则是璇玑玉衡之后用来对天体进行观测的仪器,七政指日、月、五星这七个天体。

图 《六经图·玑衡图》的玉衡、望筒
《六经图·玑衡图》的玉衡、望筒.jpg
我国最原始的浑仪可能是由两个圆环组成。一个是固定的赤道环,它的平面和赤道面平行,环面上刻有周天度数。一个是四游环,也叫赤经环,能够绕着极轴旋转,赤经环上也刻有周天度数。在赤经环上附有窥管,窥管可以绕着赤经环的中心旋转。

我国古时就用入宿度和去极度来表示天体的位置,战国时期的《石氏星经》中就有这些数据了,这证明那时就已经有浑仪了。

徐振涛先生指出:“浑仪的基本结构是一个与天球赤道相一致的圆环,——赤道环和一个通过天极、与赤道环垂直而可以转动的圆环——时圈环,再加上一根可以在时圈内徊转的窥管(当然实际的浑仪装置还要复杂些)。

这种装置使得观测者只要转动时圈环和其中的窥管,便可以通过窥管内观测任何一部分天空上的天体,并且可以在时圈环上读出这天体的‘去极度’,在赤道环上读出这天体与另一天体的‘距度’。”

图 古代去极度、入宿度的概念,就是天球坐标系统
古代去极度、入宿度的概念,就是天球坐标系统.jpg
‘去极度’就是赤道的余弧,距度就是两天体的‘赤经差’。如果天体之一换为春分点,距度也就是赤经了。因此,浑仪结构的基本原理,就是使它对应于天体绕天极的圆周运动。


“去极度”,其实就是90°-赤纬。原理一样的。

利用沿“赤道”量度的大圆弧来表示恒星的位置是很方便的,因为所有恒星的周日运动(就是每天的东升西落)都是平行于赤道进行的;但是对于太阳来说就不合适了,因为太阳在恒星背景上的视运动轨道——黄道——和赤道有个二十三度多的交角。

为了更方便地测量太阳的位置,东汉中期的傅安和贾逵(30—101)就又在浑仪上安装了黄道环。可能是张衡又加上地平环和子午环,于是便成了完整的浑仪。

图 浑天仪原理图解
浑天仪原理图解.jpeg
浑仪从外到里可以分成三层。里面两层可以转(注意红色圈),最内层有一个窥管,可以南北方向移动。整个浑仪的轴指向北天极,也就是与地球自转轴平行。

图 浑仪,换个方向看窥管
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使用时,将窥管对准想要测量的星星,窥管是空心的,指向星星的时候就可以穿过洞看到星星。最内层有刻度,通过窥管指示的刻度,就可以读出天体的赤纬,反应天体在南北方向的位置。


同时,将第二层与最外层按照一定规律对齐,(也就是恒星时,与日期有简单的对应关系),然后最内层在倒数第二层上,在赤道环上就可以读出天体的赤经,在黄道环上就可以读出黄经。这两个量反应东西方向的位置。


我们可以看到浑仪上体现了常用的天文坐标。最外层,地平圈和子午圈,是地平坐标;中间,天赤道,二分圈,二至圈,是赤道坐标,黄道,是黄道坐标。

漏水转浑天仪的妙用

漏水转浑天仪的主体是一个球体模型代表天球。球里面有一根铁轴贯穿球心,轴的方向就是天球的方向,也是地球自转轴的方向。轴和球有两个交点,一个是北极(北天极),一个是南极(南天极)。

北极高出地平面成36度角,这正是当时东汉首都洛阳的地理纬度。在球的外表面上刻有二十八星宿和其它恒星。在球面上还有地平圈和子午圈,天球半露在地平圈之上,半隐在地平圈之上。另外还有黄道圈和赤道圈,互成24度的交角。在赤道和黄道上,各列有二十四节气,并从冬至点起,刻分成三百六十五又四分之一度,每度又分四格,太阳每天在黄道上移动一度。

为了让浑天仪能自己转动,张衡采用齿轮系统把浑象和记时用的漏壶联系起来,用漏壶滴出来的水的力量带动齿轮,齿轮带动浑象绕轴旋转,一天一周,与天球同步转动。这样,就可以准确地把天象的变化表示出来,人在屋子里看着仪器,就可以知道某星正从东方升起,某星已到中天,某星就要从西方落下。

《隋书·天文志》中介绍的东晋时候的前赵的孔挺于光初六年(323年)所作的浑仪是这种仪器结构方面的最早记载。北魏的斛兰于永兴四年(412年)用铁铸浑仪,在底座上添置了十字水跌,用来校正仪器的水准,这又是一个进步。

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四游仪、三辰仪中的窥管

唐代初年,由于工艺水平和科学技术的发展,李淳风进一步把浑合仪由两重改变成三重,就是在六合仪和四游仪之间再安装一重三辰仪。

李淳风把张衡浑仪的外面一层——地平圈、子午圈和赤道圈固定在一起的一层叫做六合仪,因为中国古时把东、西、南、北、上、下这六个方向叫做六合;把里面能够旋转用来观测的“四游环连同窥管”叫做四游仪。

在这两层之间薪加的三辰仪是由三个相交的圆环构成的,这三个圆环是黄道环、自道环和赤道环。黄道环用来表示太阳的位置,白道环用来表示月亮的位置,赤道环用来表示恒星的位置。

中国古时把日、月、星叫做三辰,所以新增的这一重叫做三辰仪。三辰仪可以绕着极轴在六合仪里旋转;而观测用的四游仪又可以在三辰仪里旋转。

现在保存在南京紫金山天文台的明代正统二年到七年(1437年到1442年)间复制的浑仪,基本上就是按照李淳风的办法做的,所不同的是把三辰仪中的白道环取消了,另外加了二分圈和二至圈(过春分、秋分点和冬至、夏至点的赤经圈)。二分圈和二至圈是宋代的苏颂加上去的,白道环是同时代的沈括取消的。

宋代制造的浑仪特别多,北宋从995年到1092年不到百年之中,先后铸成了五架巨型浑仪,每架用铜均达2万斤左右。南宋时期又有多架浑仪问世。这种情况为前代所未见。

沈括取消白道环,是浑仪发展史上的一个转折点,具有重要意义。

在沈括以前,往往是增加一个新的重要天文概念,就要在浑仪上增加一个环圈来表现这个概念,仪器发展的方向是不断地复杂化,仪器上的环越来越多。这样就产生了一个缺点:环圈相互交错,遮掩了很大天区,缩小了观测范围,使用起来很不方便。

为了克服这个缺点,沈括一方面取消白道环,把仪器简化、分工,再借用数学工具把它们之间的关系联系起来(“当省去月环,其候月之出入,专以历法步之”);另一方面又提出改变一些环的位置,使它们不挡住视线,他说:“旧法黄赤道平设,正当天度,掩蔽人目,不可占察;其后乃别加钻孔,尤为拙谬。今当侧置少偏,使天度出北极之外,自不凌蔽。”(《浑仪议》,见《宋史·天文志》)

沈括把浑仪发展的方向由综合和复杂化改变为分工和简化,为仪器的发展开辟了新的途径。

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 楼主| 发表于 2020-8-21 10:00 | 显示全部楼层
郭守敬创制简仪

元代郭守敬于元世祖至元十三年(1276年)创制的简仪在沈括浑仪基础上产生。

简仪不但取消了白道环,而且又取消了黄道环,并且把地平坐标(由地平圈和地平经圈组成)和赤道坐标(由赤道圈和赤经圈组成)分别安装,使除了北天极附近以外,全部天空一望无余,不再有妨碍视线的圆环。

图 现存于紫金山天文台的明正统二年至七年(1437-1442年)制造的简仪的复制品。
现存于紫金山天文台的明正统二年至七年(1437-1442年)制造的简仪的复制品。.jpeg
可惜的是,郭守敬等创制的简仪,于清康熙五十四年(1715年)被传教士纪理安(1655—1720)当作废铜给熔化了。现今保存在南京紫金山天文台上的简仪,和浑仪一样,也是明代正统年间的复制品。就是这两件复制品也是饱历风霜。


清光绪二十六年(公元1900年)八国联军侵入北京,法军把简仪抢去,运进法国大使馆,过了几年才归还;德军把浑仪运到德国波茨坦,第一次世界大战战败后才归还我国。


1921年浑仪才由欧洲运回北京,1931年又发生了“九·一八”事变,国民党政府又把浑仪和简仪南迁南京。1937年12月南京沦陷,日本侵略军到了紫金山,又把仪身损坏,龙爪砍断,把许多附属仪表和零件弄得荡然无存。

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郭守敬发明的部分天文仪器

《郭守敬传》:“日有中道,月有九行,守敬一之,作证理仪。……历法之验,在于交会,作日月食仪。天有赤道,轮以当之,两极低昂,标以指之,作星晷定时仪。”

工欲善其事,必先利其器。修订历法伊始,郭守敬便提出:“历之本在于测验,而测验之器莫先仪表。”

郭守敬和同事们花费大量时间和精力设计研制出简仪、高表、候极仪、浑天象、玲珑仪、仰仪、立运仪、证理仪、景符、窥几、日月食仪、正方案、丸表、悬正仪和座正仪以及星晷定时仪等十多种仪器仪表。

图 正方案
正方案.jpeg
其中正方案、丸表、悬正仪和座正仪是为了外地观测便于携带,另外郭守敬还绘制了《仰规覆矩图》、《异方浑盖图》、《日出入永短图》,以便在使用上述仪器时互相参考验证,保持了严谨性,《元史》赞这些仪器:“皆臻于精妙,卓见绝识,盖有古人所未及者”。

观测太阳位置的仰仪

郭守敬还设计制造了用于观测太阳位置的仰仪,用针孔成像原理把太阳投影在半球形的仪面上,以直接读出它的球面坐标值。

图 元代郭守敬创制的仰仪
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仰仪的主体是一直径约3米的铜质半球面,形如一口大锅仰面朝天,因而得名。在半球的大圆面上,刻着东、南、西、北和十二时辰;半球面上刻着与观测地纬度相应的横纵线网。大圆平面上用纵横相交的两根杆子架着一块小板,板上有小孔。太阳光线通过小孔,在球面上投下一个倒像,映在格网上,可以观测太阳的位置和日食,用来测量太阳的赤经赤纬。

使用仰仪无需用肉眼观测强烈的太阳就能得到它的位置,还可以直接观侧日食的方向、亏缺和时刻。

这让人想到据说西方的亚里士多德的一个光学法则。这个内容放在了《“凸透镜”简单发展演变:摄影、照相机》里。

据说,西元前350年,首位「科学大师」亚里士多德(Aristotle384-322B.C.)在著作中才提到光学法则。他说到一个现象:每逢有日蚀,从筛孔或树叶空隙中,投射到地面的光,是呈月弯形状,尤其是孔越小,光的影像,越明晰清楚。从此,西方人们亦知,光线通过了小孔,会形成影像的光学道理。

倒是有些符合郭守敬发明的仰仪。

夜晚观测辅助仪器—窥几

图 窥几
窥几.jpeg
为了能在夜晚也能进行观测活动,郭守敬还创制了一种辅助仪器—窥几,与圭表、景符共同使用,观测者可不受时间限制,在夜晚能直接观测星光比较微弱的恒星和月亮。

立运仪、候极仪、浑天象和玲珑仪

郭守敬研制的立运仪克服了古代仪器中经纬“结而不动”的不足,候极仪解决了观测中定极位的困难,浑天象和玲珑仪能逼真地模拟群星在天空的位置并随天球运动。

葛衡,三国时期的吴国人,字思真。他通天文,能为极机巧,发明了浑天象。

这个仪器很巧妙,他把所有的星星月亮都画在这个圆上面,转动一下,可以看到星图的变化。

图 玲珑仪图
玲珑仪图.jpg
玲珑仪,也是元代天文学家郭守敬创制的一种,用于演示天象的天文仪器。有人说玲珑仪,是封闭球体上面钻了十万多个小孔,这些小孔表示星宫的位置,人在里面观看,演示天体的运行情况。玲珑仪在水力驱动下,绕着极轴自动旋转。

图 玲珑仪使用模拟图
玲珑仪使用模拟图.jpeg
上图就是玲珑仪。他中间那块巨大的圆形石头里面是中空的 ,人走进去之后,通过圆壁上的洞,可以形成一种模拟的天象。


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 楼主| 发表于 2020-8-21 10:03 | 显示全部楼层
简仪的赤道装置是:

郭守敬设计、制造的简仪,打破了传统浑仪的模式,是一种崭新的测量天体位置的仪器。

简仪废弃了传统浑仪众多圈环的同心圆构造模式,设计出互相独立的赤道经纬仪和地平经纬仪,每个仪器结构都十分简单,除去北极附近一小块区域以外,整个天空可以一览无余。

简仪的上部有四道圈,由上至下,依次是定极环、四游环、赤道环和百刻环。赤道环与百刻环紧挨在一起。

位于顶部的是定极环,环口内径约当天球上6度。当时,以天枢星为北极星,并测定它离天球北极还有3度。

在简仪南下方观测时,天枢恰好沿定极环内缘每昼夜转动一周。定极环中有十字斜交的两根档子,中心相交处有个直径5厘米的小孔,这个小孔正对着天球的北极。

定极环下面是四游环。四游环是测定天体去极度用的。利用四游环和赤道环及附属的界衡,可以测定天体的入宿度。

利用百刻环与四游环跟界衡,可以测定地方真太阳时。通过数学计算,可以推算出黄道坐标来,所以能够省略掉黄道圈。四游环独立于赤道环之上,从而避免了多环遮掩的弊病。

北高南低的两个支架托着正南北方向的极轴,围绕着极轴旋转的是赤经双环,就是浑仪中的四游仪。赤经双环的两面刻着周天度数,中间夹着窥管,窥管可以绕着赤经双环的中心旋转。

图 简仪示意图
简仪示意图.jpg
窥管两端架有“十字线”,这便是后世望远镜中“十字丝”的祖先。这样,只要转动赤经双环和窥管,就可以观测空中任何方位的一个天体,并且从环面的刻度上读出天体的去极度数。把去极度数乘以360/365.25,再从90°减去这个乘积,就得到现代用的赤纬值。(天周度数变成360°对于计算天文数据超级麻烦啊!)

至于赤经数值,可以由安放在“旋转轴南端的赤道环”求出。这种把“赤道环”不放在旋转轴的正中腰而搁在南端的方法,在今天各国的天文台上安装望远镜的时候,还广泛地使用着。

当然,今天的赤道环很小,而不是像简仪中那样,赤道环的尺寸和四游环的完全一样。赤道环的环面上刻有二十八宿的度数;另有两根“界衡”,每条界衡的心就是赤道环的中心,可以绕中心沿环面移动。每条界衡的两端都用细线和极轴北端连接起来,构成两个三角形,两个三角形平面的夹角就是赤经差。


观测的时候把一个界衡形成的平面对准某宿的距星,把另一个界衡平面对准所要观测的天体,就得到这个天体的入宿度。把入宿度加上从这个天体西侧宿起到春分点所在宿止相应各宿的距度,并且减去春分点位置的宿度,然后乘以360/360.25,就是现代用的赤经值。


在赤道环的内部,还固定着一个百刻环,用来承托赤道环,使它旋转方便。百刻环等分成一百刻,又分成十二个时辰,每刻又分作三十六分,这是古代任何仪器上都没有过的。


用界衡来观测太阳,从百刻环上得到的读数就是真太阳时时刻。(由于太阳的视运动沿黄道,而百刻环和赤道面是一致的,因此,从简仪上读到的时刻和用漏壶测得的时刻实际上会有一些差别。)


简仪的地平装置:

简仪把它安放在赤道装置北面支柱的横梁底下。简仪的下部有两道圈,是地平经纬仪。它由一对圆环组成。一个是平铺的“阴纬环”,代表地平圈,环面上刻着方位。一个是“立运双环”,代表地平经圈,垂直立于阴纬环上,并且可以绕轴旋转。

双环中间夹有窥管,窥管可以绕立运环的中心旋转。

竖直的由东向西转动的是立运环,当旋转窥衡瞄准日月星辰时,可以测量天体的地平高度。

平卧在下面的是阴纬环,用以测量天体的方位角。原先的浑仪只能测天体在中天时的地平高度,无法用来测量天体的方位角和处于其他位置的地平高度。

此外,简仪又以“窥衡”代替传统的窥管,即以两线取齐的照准法取代两圆孔面之间的照准法,起到了提高照准精度的作用。

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简仪对近代天文仪器的影响

简仪的设计和制造水平,在世界上遥遥领先三百多年,据说西方直到1598年丹麦天文学家第谷所发明的仪器才能和它相比。著名的《星云星团新总星表》(NGC)的作者丹麦德雷耶尔(1852—1926)在评价简仪的历史重要性的时候指出,不少伟大的发明,常常在西方国家享有它们以前的许多世纪,中国人民就已经作出了。

“浑天仪”是测定星球在天体中位置的仪器,用它测量天体的赤道坐标、黄道坐标和地平坐标的读数,每个系统都需要有专门的环圈,互相圈套的环圈有八九个之多,每个都有一两寸厚,很影响观测的准确性,而且转动不便,妨碍观测。浑仪的环圈震复交错遮掩了大片天区,观测范围也缩小了。

沈括关于浑仪的改革和设计思想,到元代经郭守敬的努力,得到了充分的发展,遂有简仪的出现

元代简仪,仅保留了传统浑仪的四种最基本的环圈,并且把它们分成彼此独立的两组分别安装:

第一组由赤道环、百刻环和四游环组成,赤道环和百刻环与极轴相垂直,两者重叠安装,其间平放四个圆筒形的短铜棍,使转动灵便,这是世界上滚筒轴承的最早应用。

四游环垂直安置于赤道环心之上,在四游环转轴顶端还安有定极环,用来观测北极星,以校正仪器的极轴方向。这是一组赤道坐标装置,是世界上最早的大赤道仪。

第二组由阴纬环(即地平环)和立运环(相当于四游环)组成,立运环垂直安置在阴纬环心之上,底座刻有水槽,用来校正阴纬环,使之处于水平面上。它们构成了一组地平坐标装置,与近现代的地平经纬仪相当。

基本来自于古代浑天仪的继承发展。

1、窥管+十字丝(望远镜十字丝祖先)

简仪由四根斜立的支柱托着一根正南北方向大轴,围绕着这根轴旋转的是赤经双环。赤经双环的两面刻着度数,最小分格是三十六分之一度。赤经双环的中间央着窥管,窥管可以绕着赤经双环的中心旋转。

窥管两端架有十字线,这便是后世望远镜上十字丝的祖先。

这样,只要转动赤经双环和窥管,就可以观测天空任何一个方位的天体,并从环面的刻度上读出天体的赤纬数值。赤经数值则由旋转轴南端的赤道环上读出。紧挨赤道环的里面,固定着百刻环,环上刻着十二个时刻,以测定时间。

2、滚珠轴承装置(便于赤道环旋转)

为了便于赤道环旋转,简仪还应用了滚珠轴承装置,使之转动灵活,比据说达芬奇发明滚珠轴承要早200多年。

赤道环可以在固定的百刻环上转动。一个扁平的大铜圈在另外一个扁平大铜圈上旋转,滑动摩擦的阻力很大,旋转起来必然很费劲。

图 滚柱轴承,我国比西方早
滚柱轴承,我国比西方早.jpg
郭守敬在“百刻环内广面卧施圆轴四,使赤道环旋转无涩滞之患”,即在两环之间平放四个圆筒形的短铜棒,让两个接触面之间,由原来的滑动摩擦改变为滚动摩擦,旋转起来非常灵便。它可以说是近代滚球轴承和滚筒轴承的祖先。

郭守敬发明和应用的轴承,比西方文艺复兴时期达·芬奇(Leonardo da Vinci)设计滚筒轴承大约要早两个世纪。

3、赤道环安在旋转轴南端(求赤经值)

赤经数值,可以由安放在“旋转轴南端的赤道环”求出。这种把“赤道环”不放在旋转轴的正中腰而搁在南端的方法,在今天各国的天文台上安装望远镜的时候,还广泛地使用着。

4、简仪独立赤道装置(经纬仪、航空导航天文罗盘、大型望远镜赤道装置)

简仪的赤道装置与现代望远镜中广泛应用的天图式赤道装置基本结构是一致的。

简仪的设计独具匠心,尤其是独立赤道装置,对近代和现代仪器有着巨大和深远影响。


如近代进行工程测量、地形测量和实用天文测量所用的经纬仪,航空导航用的天文罗盘,它的方位角和仰角度地平装置与简仪属于同一类型,美国研制的现代大型望远镜的赤道装置,都可以看到它们借鉴了简仪的设计理念。

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 楼主| 发表于 2020-8-21 10:10 | 显示全部楼层
本帖最后由 长安今何在 于 2020-8-31 10:32 编辑

赤道式装置是千里镜的根本

中国的浑天仪一直都是赤道式装置,据称西方的“古希腊浑仪”已经无人知道了,也就是没留下来资料,但是今天却把这件不知道的事情写的“清清楚楚”的!

据说在欧洲,首先系统地观测恒星方位的人是约西元前三世纪上半叶的古希腊天文学家阿里斯提鲁斯和铁木恰里斯,他们比石申约晚六十年,而所用的仪器,现在已经是一无所知了;

据托勒密(约90—168)《天文学大成》中的叙述,他们用的可能是以黄道坐标为主的浑仪。

要是西方用的是所谓的“黄道坐标系”的浑仪,好吧,就当做是真的,但是解决不了几个问题。

一、西方没法在太阳上去居住,怎么搞得出“黄道坐标系”的浑仪呢?

在古代,黄道比赤道难确定。因为恒星都是东升西坠的,所以黄道坐标不如赤道坐标观测天体运动方便。假如古代欧洲天文学家采用黄道坐标系统观测天象,这就妨碍了他们对宇宙形体的精确测量。

二、西方要是以“黄道坐标系”制造浑仪,那么也就是说,今天所有的赤道式装置的天文仪器,都只能是中国人发明的了,因为只有中国人有“浑天说”,只有中国人发明的天文仪器是赤道式装置。

简仪是按赤道坐标系统制造的天文观测工具,但通过数字计算完全可以求出黄道坐标系统的数据。

这种“赤道式装置”十分便于跟踪观测天体的周日视运动,因而一直到今天还在现代化的天文望远镜中采用着。

显然,赤道式天文仪器中的望远镜,也就只能是由中国人发明的了。

三、我们来看看中国的“天球-赤道坐标系”系统和浑天仪上的一常平架装置(陀螺仪“万向支架”)进行对比,大家会有什么感想呢?

浑天仪中的一常平架装置(陀螺仪,后世航海和航空中不可或缺的仪器)

“被中香炉”是中国古代能工巧匠充分运用重心及平衡等物理学知识创制的,是古代盛香料熏被褥的球形小炉。又称“香熏球”、“卧褥香炉”、“熏球”。它的球形外壳和位于中心的半球形炉体之间有两层或三层同心圆环。炉体在径向两端各有短轴,支承在内环的两个径向孔内,能自由转动。同样,内环支承在外环上,外环支承在球形外壳的内壁上。

炉体、内环、外环和外壳内壁的支承轴线依次互相垂直。炉体由于重力作用,不论球如何滚转,炉口总是保持水平状态。在唐代贵族的生活中,已经普遍地使用银熏球。唐代以前的熏球实物目前还没有发现。

《西京杂记》卷上记载:西汉时期“长安巧工丁缓者.......又为卧褥香炉,一名被中香炉。本出房风,其法后绝。至缓始更为之。为机环转运四周,而炉体常平,可置之被褥,故以为名”。

图 唐代葡萄花鸟纹香囊球(开口)
唐代葡萄花鸟纹香囊球(开口).jpg
它的结构特点是,“为机环转运四周,而炉体常平”。这实际上是一常平架装置,“机环”由回转轴线相互垂直并交于一点的三个金属环构成,内环轴上悬挂炉体。由于各环转轴彼此制约以及炉体本身重心的影响,任何情况下炉体都不会倾倒。因此若在炉体内点燃薰香,香炉可置于被中,而不必担心香灰倾覆烧毁被褥。

根据史籍记载可知,被中香炉至迟在西汉时已经发明。二十世纪六十年代在陕西西安唐代遗址中曾出土制作精美的被中香炉和银熏球。

除被中香炉外,历代制作的类似装置亦用于取暖、娱乐等用途。而这种常平架装置,对后世航海和航空中不可或缺的仪器——陀螺仪的发明,有着非常重要的启示。

图 香囊球,无论如何晃动,香囊中的“香碗”都不会倒
香囊球,无论如何晃动,香囊中的“香碗”都不会倒.gif
最早的陀螺仪叫做机械陀螺仪,机械陀螺仪外面是一个万向支架,里面是一个小陀螺。万向支架的灵感来自中国古代的被中香炉。被中香炉有一个奇特现象是无论外面的支架如何活动,里面的炭火都不会洒下来。原因就是炭火盆架在万向支架里面。万向支架的作用就是能保证里面物体的平衡状态不被干扰。

被中香炉的这种结构完全符合现代航空航海中使用的陀螺仪原理。

陀螺围绕中心轴高速旋转起来能够站立,并且具有高度的稳定性,这种平衡很难被打破。陀螺的这种特性叫做定轴性。具有定轴性的陀螺和万向支架形成的装置就叫做机械陀螺仪。

罗盘就是悬挂在一种称为“万向支架”的持平环装置上。这样,无论有多大风浪,船体怎样摆动,也无论在怎样复杂的气流中,飞机如何颠簸,罗盘始终保持水平状态,确保正常工作。

据称,在欧洲,最先提出类似设计的,是文艺复兴时期的大画家、科学家达·芬奇(1452-1519),已较我国晚了1000多年。

据称,16世纪,意大利人希·卡丹诺制造出陀螺平衡仪并应用于航海上,使它产生了巨大的作用。

现代的飞机、导弹和轮船不论怎样急速在空中或海上运动,都能辨认方向,这是由于安装了陀螺仪的缘故。

图 飞机中陀螺仪的应用
飞机中陀螺仪的应用.gif
陀螺仪发明后首先应用在飞机上,后来又被用在导弹上,采用陀螺仪确定方向和角度,就可计算出飞行路线,从而进行姿态控制。

陀螺仪在身边用途非常广泛。除了测量飞行姿态,只要是测量运动中的角度,并需要进行平衡校正的都用到了陀螺仪。

比如我们熟悉的手持稳定器、手机体感游戏、平衡车、VR眼镜里都有陀螺仪。陀螺仪给我们的生活带来了极大的便利和乐趣。

接下来,下面进行“天球-赤道坐标系”和陀螺仪的对比,会有什么发现呢?

图 天球-赤道坐标系+陀螺仪示意图
天球-赤道坐标系 陀螺仪示意图.jpg
图 陀螺仪动态图
陀螺仪动态图.gif
我们会发现两者的外部结构很相似啊,所谓的陀螺仪“万向支架”实际上就是出自中国的“天球-赤道坐标系”系统,中国古代天文仪器在用,香囊球也在用。

但是,现在居然说中国古代除“被中香炉”外,历代制作的类似装置亦用于取暖、娱乐等用途,就是没用于搞科技,没像西方那样用于航海,所以得出结论中国古代没有“科学”........真是让人无语的结论!西化的中国人总喜欢把古人当成白痴弱智来对待,古人是发明人,难道连这点都想不到吗?!这是有多瞧不起古人啊!

没有浑天说的宇宙结构理论,没有赤道坐标系统以及按照这个系统装置的浑仪,是不可能有甘氏、石氏星表的诞生的,也不可能有马王堆汉墓帛书的比较精确的五星行度表的诞生的。

正是,由于中国看重天极-赤道系统,才导致了至少在仪器方面的有两项重要成果:一是发明窥管和望远镜的赤道式装置,二是发明转仪钟和机械钟。

简单的解释是,基本上它是以天球为模型的大圆体系,窥管装于其中,因而它尽可能精确地指向视天穹上的任何一点。

其次是支撑装置,一直流传到今天,仍为所有望远镜装置的零部件形式,它的进一步发展导致了为中央天象仪的支撑装置。


也就是说,现代天文望远镜的支撑装置,是在中国人所创造的“赤道式浑天仪”的基础上传承演变而来的!


所以,在西方编造的“发明”望远镜故事里,总是错漏百出,以为只是需要镜片放大功能就可以制造出望远镜了吗?哪里那么简单呢,背后涉及的天文知识远比镜片功能要多的多,并不是知道镜片放大功能就能做出望远镜了,也并不是有了望远镜,就能积累天文观测数据了,没有天文理论体系,那么这些天文仪器也是无法很好的得到利用的,今天的人们更方便得到望远镜,可是人人都能用望远镜制定天文历法吗?

这是显然是不可能的,中国古代关于天地形状的讨论,出名的三种“盖天说”、“浑天说”和“宣夜说”,其他还有很多种,但是不管怎么说,都是基于在地球上观测到的天象。

中国这些天文理论是为了解决天地形状及如何运行的问题,并不是凭空瞎想出来的,而西方天文学的毛病就是凭空瞎想,不考虑实际,死活就是不考虑在地球上观测,既然都和实际天象无关了,还研究什么地球天文呢?

设计制造望远镜也是一样的,望远镜制造出来的目的是为何,想要用来做什么的,观察什么的,观测到的天象,能不能用来验证天文理论等等,这些问题很多,望远镜只是工具之一,只是用来解决问题的辅助仪器,而不能当成是解决问题本身的答案,望远镜不会给观测人答案的!

西方那些伽利略牛顿等用望远镜观测天文的故事,却都写成是用了望远镜就写出了各种天文定律,这是不符合实际的胡说八道!


这些天文观测数据、天文知识可不是用望远镜看一次两次就能知道的,而是需要长期天文观测,更需要有人总结经验规律,最后才会有人集大成的得出新结论。


这不是望远镜“告诉”使用者的!而是由专业人士来总结的,显而易见,除了中国一直有天文台,只有中国人才能总结这些天文学数据,发现其中的规律,得出新的天文发现和结论。

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 楼主| 发表于 2020-8-24 09:57 | 显示全部楼层
本帖最后由 长安今何在 于 2020-8-31 10:31 编辑

《中国人的显微镜》

(三)孙云球、黄履庄同样、类似的发明(另附其他发明人物):

(2)“显微镜”:

明代(失传):

孙云球制有“存目镜”,用这种镜来观察物体,“百倍光明,无微不瞩”,能将极细小的东西,看得一目了然。另有“察微镜”(显微镜)是一种复合显微镜,由放大镜和其他镜子组合而成,能化小为大,明察秋毫。《镜史》失传。

佛教徒经常说的“佛观一钵水,八万四千虫”的最早记录出自《毗尼日用录》,正是显微镜的发明才能说出这样的话来!

明末清初(失传):

黄履庄发明显微镜。《奇器目略》失传。


西方时间不可考(据说):

第一架显微镜是荷兰人詹森(Janssen,1588~1632)发明的。后来,意大利人冯特纳(Fontana,1580~1656)对此做了重大改进,把显微镜的目镜从凹透镜改为凸透镜,使之具有近代显微镜的基本形式。

最早的显微镜是16世纪末期在荷兰制造出来的。发明者是亚斯·詹森,荷兰眼镜商,或者另一位荷兰科学家汉斯·利珀希,他们用两片透镜制作了简易的显微镜,但并没有用这些仪器做过任何重要的观察。

后来有两个人开始在科学上使用显微镜。第一个是意大利科学家伽利略。他通过显微镜观察到一种昆虫后,第一次对它的复眼进行了描述。第二个是荷兰亚麻织品商人列文虎克(1632年-1723年),他自己学会了磨制透镜。他第一次描述了许多肉眼所看不见的微小植物和动物。

1931年,恩斯特·鲁斯卡通过研制电子显微镜,使生物学发生了一场革命。这使得科学家能观察到像百万分之一毫米那样小的物体。1986年他被授予诺贝尔奖。

但是,一幅作于 1828 年的英国漫画中,描述一名妇女通过显微镜,观察在伦敦的一滴饮用水中游动的奇怪物体。


在 19 世纪 20 年代,伦敦的饮用水大部分来自泰晤士河,而这条河受到排入其中的城市污水的严重污染。

一个伦敦供水委员会受命对这一情况进行调查,并在 1828 年发表了一份报告,从而带来了多方面的改善。

负责为泰晤士河北岸地区供水的五家供水公司通过建设水库并采取其他措施,改善了水质。

但是,供应给住在南华克区(在泰晤士河南岸)的人们的水仍然是受污染的水。 直到 19 世纪 60 年代伦敦市政工程委员会(MBW)及其工程师约瑟夫·巴泽尔杰特安装了现在的污水系统后,这些问题才得以解决。

在这幅漫画问世和 MBW 下水道工程完工期间,伦敦遭受了两次霍乱流行:分别发生在 1832 年(与世界霍乱大流行同时发生)和 1854 年。


通过显微镜观察水滴是一种深受欢迎的娱乐方式。从事杂耍的人将显微镜放进一个箱子,背着到处走动,供人观察。

在这幅漫画中,位于最左下方的艺人将他的帽子举向水泵并说:“很高兴见到你,希望能在伦敦的每一个教区见到你。”

顶部的字母写着:“微观世界。 献给伦敦自来水公司 1 - 带来了所有奇怪、惊人的东西,2 - 九头蛇、蛇发女妖和狮头羊身蛇尾的吐火怪物。 参见米尔顿。” 后者是引用米尔顿的《失落园》。

图 1828 年的漫画中,一名妇女通过显微镜,观察在伦敦的一滴饮用水中游动的奇怪物体。
1828 年的漫画中,一名妇女通过显微镜,观察在伦敦的一滴饮用水中游动的奇怪物体。.jpg

西方很晚才知道用显微镜观察水滴吗?!这幅画都1828年画的了,最晚中国孙云球、黄履庄已经发明显微镜了,连佛教都出现用显微镜观察后的才能出现的词语了。

佛教徒经常说的“佛观一钵水,八万四千虫”的最早记录出自《毗尼日用录》,正是明末清初,在显微镜发明之后。只是,佛教徒把这个功劳给了尼泊尔人。

这幅漫画的时间,岂不是不更说明西方使用显微镜要比中国晚吗?!


这个时间远远晚于中国明末清初的描述显微镜观察的景象,《毗尼日用录》最早记录“佛观一钵水,八万四千虫”!


显微镜

之前说明代已有显微镜,孙云球制有“存目镜”,用这种镜来观察物体,“百倍光明,无微不瞩”,能将极细小的东西,看得一目了然。另有“察微镜”是一种复合显微镜。但是由于《镜史》资料失传,只留下了只言片语,当时没找到更多证据,现在又有了新的证据显示明代确实已有显微镜!

佛教徒经常说的“佛观一钵水,八万四千虫”的最早记录出自《毗尼日用录》,正是明末清初,在显微镜发明之后。但是,佛教徒把这个功劳给了尼泊尔人。

图 说“佛观一钵水,八万四千虫”的最早记录出自《毗尼日用录》
说“佛观一钵水,八万四千虫”的最早记录出自《毗尼日用录》.jpg

《毗尼日用录》,应称《毗尼日用切要》。

以下出自念定寺释德政的编辑整理:“《毗尼日用切要》是明末清初的读体律师(又名见月律师,西元1601~1679)采择《华严经》净行品与密教经典中之偈、咒汇编而成的律仪典籍,在清乾隆时,由宝华山第七代祖释福聚奏请入藏,收于《大藏新纂卍续藏经》第 60 册 No. 1115(律部类的诸述部)。“毗尼”为律(梵vinaya)之旧音译,新译毗奈耶。“毗尼日用”即指日常应遵守之戒律,“切要”即指要领、纲要。该典籍内容除有甚多涉及出家人日常衣、食、坐、卧应诵念之偈、咒外,并含有在家、出家之戒条。”

读体律师,号见月,是明末清初重兴律宗的巨匠,世称见月律师。俗姓许,明万历二十九年(1601年)生於云南楚雄。崇祯五年(1632年)三十二岁从宝洪山亮如剃度,法名读体。崇祯十二年(1639年),三昧应请入南京宝华山,擢用他为监院,并为众讲戒。清顺治二年(1645年)三昧将示寂,嘱他继任法席。从此以后,他住持宝华山三十馀年,重建殿阁,筑石戒坛,定制每年春冬传戒,结夏安居,寺规整肃,成为各方的模范。康熙十八年(1679年)正月二十二日示寂於宝华山,世寿七十九,僧腊四十八。他的著述有「毗尼止持会集」十六卷、「毗尼作持续释」十五卷、「传戒正范」四卷、「毗尼日用切要」一卷、「沙弥尼律仪要略」一卷(以上五种均收於「续藏」、前三种於乾隆二年由福聚奏请入藏),「剃度正范」、「僧行规则」、「三归,五、八戒正范」、「黑白布萨」、「出幽冥戒」、「大乘玄义」、「药师忏法」等各一卷。


这段明显是经显微镜观察才能看到的景象:

“佛观一钵水,八万四千虫”出现在《毗尼日用切要》的第十二条“饮水谒咒”:“佛观一钵水,八万四千虫,若不持此咒,如食众生肉。唵 嚩悉波啰摩尼 莎诃(三遍)”

《大乘本生心地观经·厌身品第七》云:“亦如大肠,八万四千虫所住故。”也出现了类似语句。


除了这两位,还有一位中国人也发明了“显微镜”,名叫黄履庄。


黄履庄写有《奇器目略》,已失传,不少发明仅存名目,“显微镜”就是其中之一,无法得知更详细的信息,不过可以知道“显微镜”在中国的出现并非个例。

再根据孙云球和读体律师、黄履庄的生卒年,可以推定“显微镜”至少在崇祯年已经出现。

读体律师,号见月,生于明万历二十九年(1601年),康熙十八年(1679年)正月二十二日示寂於宝华山,世寿七十九。

孙云球,明末光学仪器制造家,字文玉,或字泗滨,江苏吴江县人。生于明崇祯初(1628年),卒于清康熙初(1662年),享年仅34岁。

黄履庄(1656-?),广陵(今扬州)人。清初制器工艺家、物理学家。在工程机械制造方面有很深的造诣。少聪颖,读书过目不忘,尤喜出新意制作诸技巧工艺。常作小物自娱。

所以,这些光学仪器的的遗失,资料的失传,都不是中国落后造成的,当时的明朝非常先进,落后的源头在于满清统治者和中国信徒,以及西方传教士联合欺骗,一起撒下的弥天大谎,抹黑污蔑中国!


西方传教士盗窃的中国的科技文化成果,这就是为什么西方的绘画突然突飞猛进,14世纪西方绘画依然很幼稚、拙劣。到了文艺复兴中后期,15世纪末16世纪初,写实绘画技术瞬间突飞猛进,不到百年时间,服饰图案居然画的惟妙惟肖,逼真精确,简直堪比照相机效果!

但是,西方获得中国光学仪器的最早时间,不可能早于利玛窦到达中国之前,利玛窦是1578年到印度,1583年到中国,1601年到达北京时“带来了”望远镜和世界地图。

现在说的最多的是1601年利玛窦“带来”望远镜,应该是从中国获得望远镜的时间,但是没有说显微镜,此时利玛窦应该还没有获得显微镜吧!随后,1609年意大利佛罗伦萨人伽利略·伽利雷“发明了”40倍双镜望远镜,这就证明应该是从中国传入意大利的,时间先后问题,当时除了意大利,就是葡萄牙与中国接触最早了。

葡萄牙是在正德十三年(1518)才与中国接触的,在明正德十三年,葡萄牙即派人假冒为其吞并的满刺加使臣前往北京,请求通商。

因此,利玛窦打通明朝上层,结交徐光启之后,才能获得中国各种科技文化成果,也符合西方“光学绘画传统”突飞猛进的时间,明末清初更是西方获得中国各种光学仪器的时间,望远镜有可能是最早的。



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 楼主| 发表于 2020-8-27 10:00 | 显示全部楼层
本帖最后由 长安今何在 于 2020-8-31 10:28 编辑

《中国古代的万花筒》

(三)孙云球、黄履庄同样、类似的发明(另附其他发明人物):

(3)“万花筒”(疑似)

万花筒的原理在于光的反射,而镜子就是利用光的反射来成像的,这种成像原理我国远古时代的古人就已掌握。古书《庄子》里就有“鉴止于水”的说法,即用静止的水当镜子。

万花筒利用平面镜的成像原理制作,通过光的反射而产生影像。

万花筒(Kaleidoscope),一种光学玩具,将有鲜艳颜色的实物放于圆筒的一端,圆筒中间放置三棱镜,另一端用开孔的玻璃密封,由孔中看去即可观测到对称的美丽图像。

图 万花筒(名称)
万花筒(名称).jpg
图 简单的万花筒制作图
简单的万花筒制作图.jpg
图 万花筒制作成品
万花筒制作成品.jpg
图 万花筒,一朵美丽的“花”样
万花筒,一朵美丽的“花”样.jpg
将它稍微一转,又会出现另一种图案

不断地转,图案也在不断变化

图 万花筒,稍微一转,又会出现另一种图案
万花筒,稍微一转,又会出现另一种图案.jpg

明代(失传):

孙云球研制出的“万花镜”(也称“百花镜”)能化一物为数十、数百。


明末清初(失传):

黄履庄发明的管窥镜画(待定):全不似画,以管窥之,则生动如真。(感觉更高级似的!)

而黄履庄则清楚写着这些发明是以“诸画画以饰观,或平面而见为深远,或一面而见为多面,皆画之变也。”

根据仅存的发明的名目“远视画”、“旁视画”、“镜中画”、“管窥镜画”来看,

  “上下画:一画上下观之,则成二画。”

  “三面画:一画三面观之,则成三画。”

以上两条,更明显是利用了“反射原理”观画。


西方时间不可考(据说):

据说1817年苏格兰科学家和发明家大卫·布儒斯特爵士发明万花筒。

据说真正的万花筒玩具是英国物理学家大卫·布尔斯答于1816年发明的。

据说十九世纪,由英国人发明的万花筒进入中国。由于当时制作材料和工艺的限制,万花筒只能作为清王朝达官贵人的私室珍藏。

据说是这么发明的,1816年,苏格兰物理学家大卫·布鲁斯特爵士发明了万花筒。布鲁斯特主要从事光学和光谱研究,他在童年时代就十分喜欢光学实验,一生中的大部分时间都用在了他所喜爱的光学上。一次,他在用多面镜子研究光的性质时,看到了几面相对放置的镜子里经过多次反射呈现出来的景象,便放了一些花纸在镜子组成的空腔里,结果,他看到了一些对称的图案,而且每变动一下花纸的位置,图案就会变换一次。

为了能使图案不断地变换,他将三面成角度的镜子放在一个圆筒里,再将花纸放在筒端的两层玻璃间。随着三角镜中镜子的角度变化,影像的数目也随之变化;影像重叠后形成各种图案,不停地转动万花筒就可以看到不断变换的图案。就这样他制作出了只要轻轻转动就能看到不同图案的万花筒。万花筒在一夜之间便获得了意外的成功。这个一动就能产生美妙图案的小东西,算得上是当时的“电视机”了。更有意思的是,一旦某个图案消失了,要转动几个世纪才能出现同样的组合,因此每一瞬都值得欣赏,每一秒都值得珍惜!

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色散实验

因为万花筒里用到了三棱镜,那么就不得不说一下有关色散的实验了,发现中国在唐代已有“喷水造虹”实验,北宋“菩萨石映日”有五色光的实验,都远比所谓的牛顿色散实验早几百年。

中国人同样也早就知道“虹”的形成了。


唐代“喷水造虹”实验

唐初孔颖达(574一648)在《礼记注疏·月令》中写道:“若云薄漏日,日照雨漏则虹生。”这里已粗略地揭示了虹的成因。

唐代张志和(约730—约810)在《玄真子》一书指出:“背日喷乎水成虹霓之状。”宋代蔡卞(1058—1117)在《毛诗名物释》同样提到:“以水喷日,自侧视之,则晕为虹霓。”

上面引述的意思是:背着太阳向空中喷水,从侧面观察,可以看到霓虹现象。

虹是阳光射入水滴经折射、反射、衍射而形成在雨幕或雾幕上的彩色或白色圆弧。(物理实验)

图 阳光照射瀑布水滴形成的一段彩虹
阳光照射瀑布水滴形成的一段彩虹.jpg
在中国古代,有人认为虹乃是天地之淫气(虹的形成),《诗经》就曾写到:“蝃蝀(虹)在东,莫之敢指。”(葛培岭.五经全译.诗经.庸风.郑州:中州古籍出版社.1991.77)。

“喷水造虹”实验,是人类有意识进行的一次白光色散实验,它在物理上地说明了阳光经过水滴折射、反射会产生“虹霓”现象。


北宋“菩萨石映日”

1116年北宋药学家寇宗奭(sh?)所著『本草衍义』提到:“菩萨石映日射之,有五色光。”这是日光经过棱形的石英晶体,所折射散出的各种色光。这就是摄影学理上的色散现象。他发现色散的现象,却足足比英国举世著名科学家牛顿的发现早550年。


西方时间不可考(据说):

1666年,英国大科学家牛顿(Sir IsaacNewton 1642-1727)发现;光的折射,会有光的色散现象的理论,以及论著中,叙述色之特性。他发现任何物体的颜色都不是自己产生的,而是光的照射,再反射出来各各不同颜色光。他用三棱镜将日光折射分解出红、橙、黄、绿、蓝、靛蓝、紫七色。他创立了近代物理光学的新学说,也从此,大大影响了,摄影光学的发展。

1672年,牛顿利用三棱镜将太阳光分解成彩色光带,这是人们“首次”作的色散实验。(完全故意忽视中国人此前做出的贡献!)


但是,据说利玛窦已经“带了”三棱镜,为了传教,他们从西方带来了许多用品,比如圣母像、地图、星盘和三棱镜等。这可比牛顿的时间更早啊,为什么西方牛顿的三棱镜色散实验时间却更晚,而不是利玛窦“带了”三棱镜之前的时间呢?!


如果没有三棱镜也可以做光的色散实验,平面镜插入水面成大于90度的夹角,入射光斜入水面照在镜子上,反射光射出水面,照在光屏上,也能观察到色散现象。


这就是万花筒制作的原理,使用平面镜利用光的反射来成像的。

西方总是出现这种先给中国“送科技”,非要绕一大圈,等中国人变傻瓜以后,不知道用,西方才能出现“天才”、“全才”,然后再变成“全世界第一”,这是不是傻呢?!

西方那些“全才”、“大师”们的发现发明创造时间都比中国还差不多,可是西方当时自己不用不出人才,非要硬要“先送”科技文化给中国,等中国人都不知道了以后,西方再晚出人才,就是要绕中国这一圈。

这是显示西方人真是太聪明了,都把中国人当成了傻瓜,西方传教士一来,中国人全变傻了,自己的实验成果贡献通通不认识不知道了,一切就等着成就西方那些“全才”、“天才”.........

真真是“大公无私”啊!信吗?


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 楼主| 发表于 2020-8-29 09:35 | 显示全部楼层
本帖最后由 长安今何在 于 2020-8-31 10:27 编辑

中国古代对光影像的一些研究和发明

古代各种镜利用的原理

在物理上凹镜和凸镜都是利用光的折射的原理成像,光学显微镜和望远镜(包括一部分天文望远镜)都是利用光的折射和光的直线传播原理制成的,放大镜和显微镜是用于观测放置在观测人员近处应予放大的物体的凸透镜。

冰透镜取火就是凸透镜把光线聚焦一点原理。

中国认识光的反射原理,也能制造平面镜,还可以制造凹面镜,也可以制造凸透镜,比如琉璃珠的凸透镜取火珠,还可以做冰透镜,以上这些原理都应用上了。

在初期阶段,人们就对光、影、象的关系有较准确的认识。如战国时代的公孙龙、庄子、公子牟、墨子,都认为光照射物体所产生的投影,并不属于物体,因之物体移动,影子并不随着移动,而只是旧影、新影的交替。

墨子对光的论述共有八条。第一、二、五条,论述影的生成和光与影的关系;第三条论述小孔成象;第四条论述光的反射性能;第六、七、八条,论述平面镜、凹面镜、凸面镜聚光结影的现象与原理。

墨子的门徒用几何光学的原理解释墨子所说的象与物上下颠倒、左右相反的现象。后人就是利用了小孔成象的原理,制造出了照相机。墨子的八条,是世界上最早的一部光学著作,比古希腊哲学家亚里士多德(西元前384~322)发现这一现象早一个多世纪。

平面镜

早在我国古代《墨经》中记载就充分说明了墨家实际上已经认识了光的反射定律,并以此来描述平面镜成像的原理。

利用平镜反射原理,中国古代人们在西汉时就制成了世界上最早的潜望镜。

西汉初年成书的《淮南成毕术》中有这样的记载:“取大镜高悬,置水盆于其下,则见四邻矣.”这个装置虽然简单,但意义深远,它和现代所用的许多潜望镜原理是一样的,它是现代的许多潜望镜和利用反射特性改变光路的各种仪器的祖先.

平面镜的作用:一是成像,二是改变光的传播路线。潜水艇上用的“潜望镜”就应用了平面镜的两个作用,改变光的传播路线和成像。

在某饭店的一个长方形房间里,为了使客人感觉室内宽敞,主人在一面墙上装了一个与墙等大平面镜,这是利属用了 反射 原理达到这一目的的,这样可以使人感觉房间的大小是原来的 2 倍。

凹面镜

《论衡·乱龙》“今伎道之家,铸阳燧取飞火于日,作方诸取水于月。”伎道之家即方士,是懂得以器物取火取水的人。

东汉王充《论衡·乱龙》:“阳燧取火于天,五月丙午日中之时,消炼五石,铸以为器,乃能得火。” ;

先秦以前冶铁制作阳燧、方诸,都是凹面镜,即是《论衡·乱龙》中说的“阳燧取火于天,五月丙午日中之时”,而最迟汉明帝始“取大蜯蛤向月”,用五色之玉(琉璃)“铸以为器”,这个“五石”五色琉璃可以“仰以向日,则火来至”,说明此时中国已经会凸透镜取火了。

东汉王充《论衡·率性》:“道人消鍊五石,铸以为器,磨礪生光,仰以向日,则火来至,此真取火之道也。”

还是道人用五色之玉“铸以为器”,此“器”即取火的凸透镜琉璃珠,是玻璃制。

凸透镜

“齐”是祭祀或典礼所用的器物,因此“火齐珠”可理解为点火器。

《太平御览》卷八○八引晋吕静《韵集》:“琉璃,火齐珠也。”

《史记.司马相如传》“其石则赤玉玫瑰。”晋灼注曰“玫瑰,火齐珠也。”颜师古曰“火齐珠,南方之出火珠也。”

中国自古就有“阴燧”(方诸)取水,“阳燧”取火的凹凸面镜啊,换成水晶、玻璃材质以后,变成“凹凸透镜”了。

冰透镜

人们常听说钻木取火,而用冰是如何来取火的呢?这就是涉及到物理中几何光学的原理了。光通过两种媒质的界面时,要发生折射。凸透镜(会聚透镜)是一种光学元件,它对光有会聚作用。让一束平行光通过凸透镜,光线会聚焦点,即平行光聚焦法。从而使热量集中到焦点上。如果在焦点处放些易燃物质,易燃品就会燃烧起来。

“钻冰”取火,就是利用凸透镜对光的会聚作用。人们取大小适度的一块冰,首先将冰磨制成一凸透镜。然后,利用太阳光找到冰凸透镜的焦点,便可利用此冰凸透镜引燃火种。这就是所谓“钻冰”取火的奥妙。

图 以冰为镜
以冰为镜.jpg
况且,在西汉《淮南子·万毕术》中说了:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生。”;其后,晋代张华《博物志》中亦有写到:“削冰令圆举以向日,干艾于后,承其景则得火,故曰冰台。”医家也利用冰制成凸透镜对日聚焦,以艾承其影取火。这些例子不都说明中国人早就知道凸透镜原理取火了。


冰遇阳光会熔化,冰透镜对着太阳确能聚光使艾绒着火,令人怀疑。清代科学家郑复光(1780~?)根据《淮南子·万毕术》的记载,亲自动手做过一些实验,完全证实冰透镜可以取火。他在《镜镜冷痴》中写道:将一只底部微凹的锡壶,内装沸水,用壶在冰面上旋转,可制成光滑的冰透镜,利用它聚集日光,可使纸点燃。

如果中国人不知道的话,从“凹凸面镜”变成“凹凸透镜”,就会以为凹面镜取火,以为凹透镜也能点火,但是中国分明已经能够分清楚,能会聚太阳光点火的是“凹面镜”阳燧和“凸透镜”的“火齐珠”、“削冰令圆”--削冰取火!

证明中国知道“凹凸面镜”和“凹凸透镜”的折射和反射光线是不一样的,已经能区分两者,究竟哪种镜才能够完成取火!

用“冰”取火的办法,在西方一部小说里也用到了。在18世纪,法国著名的科幻小说家儒勒·凡尔纳在他的小说《哈特拉斯船长历险记》(1866)中,就有用冰取火的描写。南极考察队的队员们,在丢失火种的情况下,他们面对寒冷和饥饿威胁,开动了脑筋,终于用“冰”重新取得了火种。

但是,这个小说里的方法欧美居然没人记得,也没人去试验。直到,欧洲是在1905年才算是真正打通了西北航道,穿过了北极地区,到达了太平洋。

成功者是挪威探险家阿蒙森,还仅仅是一个人驾小船完成的,还需要学习在寒冷地区生存的技巧,阿蒙森花费几年时间与土著因纽特人相处,学习他们在寒冷地区的生存技巧,几乎借鉴了他们的一切东西。

详细内容请看:《试以“二分二至日”推算郑和下西洋测南北极时间》

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 楼主| 发表于 2020-8-29 09:38 | 显示全部楼层
中国古代神奇的透光铜镜

明代《七修类稿·奇谑类》:

○透光镜

周公谨记鲜于伯机有透光镜一面,映日则背花俱见,凡突处其影皆空。余尝赋诗也。又谓郝清夫亦有二面,一止透半,一透之不甚分明。纪于《云烟过眼录》。予意此必铸时或异,而用铜用药非常者,殆如唐时扬州所进水心镜,乃神龙之化耳。据是,则周穆之火斧,能照暗室如昼。始皇之方镜,能照人五脏。《双槐岁抄》云:成化甲辰,宿州垦田得镜,照见农家男女墓中人物,农夫惊异而碎之,亦同也已。

铜镜的透光效果,就是指将镜面对着日光和其他光源时,在墙背上可以反映出镜背的纹饰和铭文。

沈括的《梦溪笔谈·器用》

里面有一段话这样写:

“世有透光鉴,鉴背有铭文,凡二十字,字极古,莫能读。以鉴承日光,则背文及二十字,皆透在屋壁上,了了分明。人有原其理,以谓铸时薄处先冷,唯背文上差厚,后冷而铜缩多,文虽在背,而鉴面隐然有迹,所以于光中现。余观之,理诚如是。然余家有三鉴,又见他家所藏,皆是一样,文画铭字无纤异者,形制甚古。唯此一样光透,其他鉴虽至薄者皆莫能透。意古人别自有术。”

翻译成白话文,意思就是:

世界上有种透光镜,背后有铭文,二十字左右,读不明白。镜子反射日光,背后的花纹和文字都投在墙壁上。有的人探索原理,认为铸造时薄的地方先冷却,厚的地方冷却慢,收缩多,花纹虽然在背面,但镜面似乎有痕迹,所以在阳光中显现。我观察,原理应该是这样。我家其他镜子也有薄的,但却不能透光,可能古人自有技术。

沈括记载的是西汉中后期方字昭明连弧镜中的一种。最完整的昭明连弧铭文为25字:“内清质以昭明,光辉象夫兮日月;心忽扬而愿忠,然雍塞而不泄”;而象征“天圆地方,天地人合一”的则是17字铭文:“内而日清而以而昭而明而光先日而月而”。

图 西汉中晚期“内清质以昭明”透光镜
西汉中晚期“内清质以昭明”透光镜.jpeg
这枚连弧纹昭明镜,为15字铭文不完整连弧纹昭明镜,而河南禹州出土的一枚日光连弧铭带镜仅8字铭文“见日之光,天下大明”,故而专家定名“日光”镜。昭明、日光镜,其寓意有三:一为镜子材质好,照面犹如日月一般明亮,镜清如池中水,镜美如水中花;二比喻太阳、月亮的光辉;三诉说照镜人鉴容时的感受、愿望。

上海博物馆藏有两枚透光镜,其中一面铭文为“内清质以昭明”,另一面铭文为“见日之光,天下大明”,透光镜即由此得名。

目前上海博物馆有铜镜万枚,能透光的只有4件,皆为汉代产品,十分珍贵。

上海博物馆里藏的一面铜镜,就是当时一种非常流行的镜型。此镜直径12.1厘米,圆钮,内区有同心圆及八曲连弧纹,外圈刻着文字:“内清以昭明,光象夫日之月不泄。……”其中夹以7个“而”字,共21字。边缘宽阔,铭文两边各有锯齿纹一周。

不同时期,流行的铜镜也是有差别的,西汉前期和中期流行草叶纹镜,到武帝和昭帝时,草叶纹镜的地位渐为星云纹镜和连弧纹日光镜所取代,星云纹镜钮座呈圆形,不见草叶纹镜上的大方格,而且上面也不会有任何铭文;带座的大乳钉布于四方,其间安排若干小乳钉,乳钉高低错落,像星云一般灿灿,铜镜因此得名。

连弧纹日光镜的内区有一圆连弧纹,镜缘上的连弧纹则被略去,代之以稍宽的平缘;外区中有一圈醒目的非隶非篆的铭文带,铭文开头大都用“见日之光”四字,铜镜也因此得名。连弧纹昭明镜图案与日光镜其实区别并不大,只是铭文较繁,可以看作是连弧纹日光镜的繁体。

《太平广记》记载,隋朝的王度得到一面古镜,发现将镜面对准日光,镜背上的图案竟然会在日影中出现。宋代周密在其《云烟过眼录》中提到,如果把透光镜对准日光,可以看到纤毫无损的镜背影像。


此外,金朝的麻九畴《赋伯玉透光镜》和明代郎瑛《七修类稿》,对透光镜也都作了生动的描述。像宋代的沈括、元代的吾丘衍、明代的方以智、何孟春和清代的郑复光等,他们也都对铜镜的透光效应作过许多深入细致的研究。

清代《金石索》中录有唐代透光镜一面,铭文曰“透光宝镜,仙传炼成”数字。后人注释:“迎日照之,八卦太极,光映素壁。”


隋唐间的《古镜记》里有云:隋汾阴侯生,天下奇士也,王度常以师礼事之。临终,赠度以古镜,曰;“持此则百邪远人”。度受而宝之。镜横径八寸,鼻作麒麟蹲伏之象。绕鼻列四方,龟、龙、凤、虎依方陈布。四方外又设八卦,卦外置十二辰位而具畜焉。辰畜之外,又置二十四字。“……承日照之,则背上文画墨入影内,纤毫无失”。这大概是我国关于“透光镜”最早的记载。


此后,在历代的一些文献中常可见到有关“透光镜”的记载与论述。如《岩窟藏镜》《铜仙传》《藤花亭镜谱》《金索》《云烟过眼录》《间居录》及《西清古鉴》等,在这些文献里都说到了从西汉至明代古铜镜的“透光”效果。

透光镜的透光效应与原理

唐代《古镜记》中载:“承日照之,则背上文画,墨入影内,纤毫无失。”

意思是阳光照在镜子上,会把镜子背面的花纹反映在墙上,分毫不差。

图 透光镜原理示意图
透光镜原理示意图.jpg
其实古人早已注意到透光镜的奇异,中国古代学者早就对铜镜的透光效应以及透光现象的成因做过深入的研究。宋代著名科学家沈括曾提出了重要的破解方向

图 透光镜与透光镜图案(鹿)
透光镜与透光镜图案(鹿).jpg
宋代沈括在《梦溪笔谈》卷19云:“世有透光鉴,鉴背有铬文,凡二十字。字极古,莫能读。以鉴承日光,则背文及二十字皆透在屋壁上,了了分明。人有原其理,以谓铸时薄处先冷,唯背文上差厚,后冷而铜缩多。文虽在背,而鉴面隐然有迹,所以于光中现。予观之理诚如是”。

沈括注意到了铜镜在浇铸后的收缩及凝固过程中,镜体的薄处先凝固,厚处后凝固,而后凝固部位的收缩率大于镜体相对薄的部位:较厚的纹饰虽然在镜背,但从镜面与纹饰相对映的部位可以隐然看到有缩凹下去的痕迹,这是沈括认为造成铜镜“透光”的成因所在。

据说,周恩来总理视察博物馆时,曾询问透光镜的原理,但博物馆也不清楚。透光镜为何能有如此神奇,着实让当时的研究人员费了一番功夫。

后来,上海博物馆的研究人员接到任务后,经历多次失败,终于复制成功了透光镜。经过科学研究证明,透光镜的诀窍有两个:一是铸造的时候边缘后,中间薄,二是磨镜的时候,要从边缘磨起,如果从中间开始,就没有透光效果。如果早点看到沈括的《梦溪笔谈》,可以少走很多弯路。

有专家发现,在磨制镜面的时候,所有人都是一只手磨镜,而这只手所按捺的位置,是青铜镜的中心处——而这种状态下研磨的铜镜,无一成功,全都成了废品。


为了验证其他方法的可行性,专家们便采用双手分别按住镜缘的方式磨镜,结果令人非常满意,青铜镜果然出现了透光的属性,换句话说,该种磨镜方式正好契合了青铜镜中央厚而边缘薄的特征,也是磨制透光镜的正确方法。

图 西汉“见日之光”透光镜+透光图案
西汉“见日之光”透光镜 透光图案.jpg
不过,在董亚巍著《古代“透光镜”产生“透光”的原理及其复制研究》的论文里,本文作者通过大量实践证明,古铜镜的透光效应与铸态曲率无关,而与铜镜在加工研磨过程中产生的新的镜面曲率有关。:


古铜镜的“透光”效应与铸造时镜面毛坯上所产生的曲率无关,古铜镜的“透光”效应产生于镜面的后期加工研磨过程中。其镜面之所以产生曲率使之出现“透光”效果,是因为镜面被磨至一定的厚度时,由于镜面各部纹饰的厚度差异所造成的铜液在浇注后的凝固阶段产生了不同的金相结构,而不同的金相结构有不同的硬度值;凝固快或疑固早的相对较薄的部位,其合金中δ相含量相对多,其区域的合金硬度值相对较大;凝固慢或疑固晚的相对较厚的部位,其合金中α相含量相对多,其区域的合金硬度值相对较小;在同一个镜面上的硬度值有大有小,使用同一套工具进行研磨,当磨到一定的厚度时,是必然会产生出曲率来的。而这种新的曲率的产生,是铜镜合金各部位的硬度值不同所使然。


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 楼主| 发表于 2020-8-29 09:42 | 显示全部楼层
本帖最后由 长安今何在 于 2020-8-31 10:26 编辑

凹面镜

1、阳燧、阴燧(方诸);

目前资料文章:《“阳燧”与“阴燧”--凹凸面镜》、《“阳燧”、“方诸”与取火》、《 “阳燧”、“方诸”与取水》


2、探照灯。《“凹面镜”的简单发展演变:阳燧方诸、探照灯》


凹凸透镜

凹凸透镜:是中央部分较厚的透镜。凸透镜分为双凸、平凸和凹凸(或正弯月形)等形式。薄凸透镜有会聚作用故又称聚光透镜,较厚的凸透镜则有望远、发散或会聚等作用,这与透镜的厚度有关。

《火齐珠--凹凸透镜》


凸凹透镜的实际应用:

1、照相机;《“凸透镜”简单发展演变:摄影、照相机》

2、幻灯机;

3、投影仪;

4、老花镜;

5、显微镜;《中国人的显微镜》

6、望远镜;《中国人的千里镜——“望远镜”:第一部分》、

《中国人的千里镜——“望远镜”:第二部分》、《中国人的千里镜——“望远镜”:第三部分》

7、近视眼镜;《“凸透镜”简单发展演变:眼镜》

8、放大镜。《 “凸透镜”简单发展演变:放大镜》

不懂凹凸透镜的原理,不懂凹凸透镜的制造,那也就无法相应的应用透镜望远、发散和会聚的作用来发明各种光学仪器了。

《中国古代对“凹凸镜”原理的应用解释》

《中国古代眼镜望远镜等的发明家们》、《中国古代的万花筒》

沈雨梧编《明清科学家》

方以智的三棱晶能把光分成五色,比牛顿分光实验早30年;孙云球发明探照灯比俄罗斯人制造成探照灯早98年;黄履庄发明世界上第一辆自行车;薄珏制造千里镜用于发炮比西欧早15年。

再如,《物理小识》中记载炼焦的方法比欧洲开始炼焦早146年;王锡阐天文学研究成果与欧洲古典天文学成果相比,不相上下,中华还略胜;张履祥在《补农书》中总结的小麦移种技术,比海外早300年;戴煦对幂级数的研究成果比法数学家的成果早29年。

实际上还有更早的资料,不管怎么说,都是中国人先发明创造的,西方根本没有相应的起源发展演变过程,突然就有了最终的成品,直接一步到位,一步登天!太反常了,抄袭盗窃不需要过程,就如同今天说的弯道超车!

以上说明,眼镜、望远镜、显微镜等的发明,并非一个人、两个人偶然的发明,在中国是有发展演变过程的。


西方的“发明”故事总是一个人、两个人偶然就发明出来了,没有起源发展演变过程,突然就得到了成熟的结果,不符合发展规律。

要是真的是西方“发明”的,它们为什么有了取火镜的同时不一起“发明”取水镜呢?!不信西方不想要,因为阳燧阴燧镜一样是凹面镜。只是,它们能够分辨清楚阳燧和方诸的区别吗,对于它们来说是个难题吧。


明朝发明了这么多东西,有这么多人才,满清就坐视这些东西失传,让西方传教士堂而皇之的“窃为己有”,还谎称为带来西方“科技”?!


果然,百年后,满清灭亡时,人们通通都不认识自家发明的东西了,反而以为这些东西真的是西方“发明”的了!满清功不可没啊!


事实表明,目前搜集的众多资料可以证明中国人能够发明照相机、老花镜、显微镜、望远镜、近视眼镜、万花筒、探照灯等等众多光学仪器,并且是这些光学仪器的原创发明者。

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友情提醒:别把微信链接发在这里。美言严禁广告,也禁止在美言推介自己的微博等自媒体。请检查一下,凡有类似链接的全部自删,谢谢配合!  发表于 2020-8-30 01:19

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 楼主| 发表于 2020-8-31 10:37 | 显示全部楼层
下面发一些别的内容,与此相关的玻璃、琉璃器或其他的东西,因为也不想重新开贴,就顺便发在一起好啦。
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 楼主| 发表于 2020-8-31 11:03 | 显示全部楼层
中国古代的“琉璃(玻璃)窗”


玻璃窗,现在各家各户,各种建筑上都有使用,其实,中国古代也有琉璃窗的。也许有人说中国的“琉璃”不透明,但并非如此,透明的琉璃窗中国古代就有记载了!

在中国,总是说古代中式窗户多为纸或纱所糊,可是中国古代记载里有相应的记录,在《世说新语》的记载,晋朝晋武帝的时候已经有了琉璃(玻璃)窗:


“满奋畏风。在晋武帝坐,北窗作琉璃屏,实密似疏,奋有难色。帝笑之。奋答曰:‘臣犹吴牛,见月而喘。’”,


“季节不同,对窗户的称呼也不同,春谓东窗;夏谓南窗;秋谓西窗;冬谓北窗。”,


“又曰:武帝尝降王武子,供馔盘悉用琉璃器。”


“又曰:王敦尚主,至石崇舍,如厕毕,婢擎金澡盘,盛水,琉璃碗,盛澡豆,王取豆著水中饮之,谓之乾饭。”;


《西京杂记》:“赵飞燕女弟居昭阳殿,窗扉多是绿琉璃,亦皆达照,毛发不得藏焉。”


王子年《拾遗记》-----孙亮作琉璃屏风,甚薄而莹彻。每于月下清夜舒之,尝与爱姬四人,皆振古绝色。一名朝姝,二名丽居,三名洛珍,四名洁华。使四人坐屏风内而外望之,了如无隔,惟香气不通于外,为四人合四气香,百浣不歇,名曰“百濯”。或以人名香,每游皆与同舆席,以前后为次。所居室,名为“思香媚寝”。

中国历史记载里有玻璃窗,而中国古代是否真的有生产平板玻璃的工艺呢?

西汉 蓝色平板玻璃牌饰 此种蓝色玻璃牌饰共11对22件,出土于南越王赵眜之墓的东侧室和西耳饰,经成分鉴定,该饰品中的玻璃属于中国自己制造的铅钡玻璃,是目前发现的国内最早的蓝色平板玻璃。

图 西汉 蓝色平板玻璃牌饰02
西汉 蓝色平板玻璃牌饰02.jpg
图 西汉 蓝色平板玻璃牌饰03
西汉 蓝色平板玻璃牌饰03.jpg
图 南越王墓出土的平板玻璃
南越王墓出土的平板玻璃.jpg
这说明中国古代有制造平板玻璃的技术,因而在晋代的《西京杂记》绿琉璃窗是能够实现的!明代的无纹玻璃窗也是可以实现的。

在汉墓当中,有时还会会出土玻璃璧、玻璃盘、耳杯甚至是玻璃带钩,显然是为了模仿玉器,这些器物均为范铸法所制,只是工艺上复杂一点,成型后需额外打磨。汉武帝茂陵附近曾发现深蓝色半透明的玻璃璧,直径近一尺。由此可见西汉时已经能生产大型的玻璃器了。

除了历史记载、出土的平板玻璃文物以外,中国古代绘画里也出现了玻璃窗,同样可以作为佐证。

比如,清初《十二美人图·捻珠观猫》里出现了玻璃窗、钟表,及玻璃屏风。

图 美人图中的玻璃屏风
美人图中的玻璃屏风.png
图 清初《十二美人图·捻珠观猫》
清初《十二美人图·捻珠观猫》.png
图 清初《十二美人图·捻珠观猫》中的玻璃窗
清初《十二美人图·捻珠观猫》中的玻璃窗.png
证明玻璃窗、玻璃屏风在中并非稀罕物!

但是,满清雍正时期,琉璃屏风据说已经不能制造了,需要“引进”西方琉璃屏风了!

满清的历史经常出现自相矛盾的情况,如果是真的话,说明满清统治下,中国失去了制造琉璃屏风的能力;如果是假的话,历史被篡改,西方盗窃了中国制造琉璃屏风的技术,却写成了中国“引进”西方制造的琉璃屏风!


那么,是否还有更早的中国玻璃窗呢?

是的,明代仇英《刘士瀛汉宫春晓图》也出现了玻璃窗,分多色有纹和无纹区别。

图 明代《刘士瀛题汉宫春晓图》局部01、明朝玻璃窗
明代《刘士瀛题汉宫春晓图》局部01、明朝玻璃窗.png
图 明代《刘士瀛题汉宫春晓图》局部02、明朝无纹玻璃窗
明代《刘士瀛题汉宫春晓图》局部02、明朝无纹玻璃窗.png
图 明代《刘士瀛题汉宫春晓图》局部03、明朝无纹玻璃窗细节
明代《刘士瀛题汉宫春晓图》局部03、明朝无纹玻璃窗细节.png

此外,明代《刘士瀛题汉宫春晓图》还出现了一种多色花纹玻璃窗。

图 明代《刘士瀛题汉宫春晓图》局部05、明朝绿色纹玻璃窗
明代《刘士瀛题汉宫春晓图》局部05、明朝绿色纹玻璃窗.png
图 明代《刘士瀛题汉宫春晓图》局部06、明朝绿色、橘色纹玻璃窗
明代《刘士瀛题汉宫春晓图》局部06、明朝绿色、橘色纹玻璃窗.png
根据明代绘画里的花纹玻璃图案,找了一下资料,在现代花纹玻璃中,压花玻璃花纹宜朝向外,压花为的是使人看不清里面,纹理朝外,光线在外侧就形成了漫反射。不过,现代的压花玻璃暂时没有找到类似的花纹图案,实在不好找。

刻花玻璃

看起来更像是刻花玻璃工艺,毕竟,中国古代出土的琉璃瓶不少都是刻花工艺的,国内出土的刻花琉璃器物通常认为是“外来的”,连同琉璃器的刻花玻璃工艺也认为是“外来的”。

但是,刻花工艺是中国陶瓷器传统装饰技法之一啊,既然陶瓷器会使用刻划花装饰,为什么轮到琉璃器就不会了,非要认为刻花琉璃是蛮夷“教”给中国人的,真的很纳闷这种逻辑。要知道,除了中国会陶瓷器,尤其是瓷器,其他地方都不会,只能进口,就算学习也达不到瓷器的烧制温度,更别提其他的了。

陶瓷器的“刻花工艺”

瓷器的装饰工艺主要有胎装饰、釉装饰、彩装饰和化妆土装饰四大类。

胎装饰是直接在胎上施艺的装饰手法,主要有镂空、堆塑、堆贴、刻花、剔花、雕花、划花、印花、沥粉、堆花和玲珑等,多运用于单色釉瓷。其中,刻花、划花、印花、剔花、珍珠地和贴花是唐宋时期的胎装饰技法。

陶瓷刻划花装饰是指在已干或半干的陶瓷坯体表面上,用竹制或铁制工具来刻划出各种深浅、面积不同的纹饰。在陶瓷胎体表面的刻划装饰中,包含了剔花、刻花、划花、镂空、篦划纹、篦点纹等各种不同的工艺技法。

在装饰技法上,陶瓷刻划纹饰所利用的是剔除土坯表面多余土料的方法,用以增加阴影效果,突显出纹饰本身的立体感。这种装饰技法并不是宋代时期陶瓷所特有的装饰手法,在此之前的各个时代均有发现类似性质的装饰技法。

随着时间的推移,经过隋唐、五代的不断改进,到了宋代陶瓷刻划花装饰才达到了炉火纯青的地步,形成了自己的独特艺术风貌,独具一格,为世人所喜爱和赞赏。

但是北宋时期以后,陶瓷刻划花装饰的发展开始流行起来,成为南北各地窑口普遍采用的装饰手法。陶瓷装饰上所表现的各种刻划浮雕效果,显示出当时的手工艺者对于雕刻技法的成熟运用。宋代陶瓷刻划花装饰分为五种,依次为:阴线划纹(针刻花)、浮雕剔花、刻花、篦划纹、镂雕。

瓷器的传统装饰技法之一。指在瓷坯上用刀刻出花纹。

宋代最盛行,青瓷采用较多;南方龙泉窑及北方耀州窑最具代表性。对邻近地区瓷窑同类装饰有较大影响。

釉下“刻花”是一种瓷器装饰的方法之一。

陶瓷器装饰技法之一。刻花是在尚未干透的器物坯体表面以铁刀等工具刻制出花纹,然后施釉或直接入窑焙烧。刻花的刀法分“单入侧刀法”和“双入正刀法”,前者刀锋一侧深,一侧浅,截面倾斜;后者刀锋两侧垂直。刻花线条有宽有窄,转折变化多样,兼有线和面的艺术效果。它用刀直接在坯体上刻制,整体感强,装饰效果颇佳。刻花应用十分普遍,常常与划花、剔花结合运用。刻花常与划花技法结合运用,被称为“刻划花”。

釉下刻花的工艺不仅可以达到装饰图案的效果,而且可以用于对瓷器进行二次加工的过程中绘画者可以按照刻花进行上釉、上彩等操作,以便于达到一个完美的陶瓷工艺产品制作的目的。而且这种刻花对于装饰来说也有引导作用,因此可以为绘画者提供很多的方便之处。

“划花”

陶瓷器装饰技法之一。在半干的器物坯体表面以竹、木、铁扦等工具浅画出线状花纹,然后施釉或直接入窑焙烧。划花手法灵活,线条自然、纤巧。它用工具直接在坯体上划刻,操作简便,整体感强。划花出现的时间早,应用广泛,还往往与刻花、剔花相结合使用。

剔花、刻花、划花、印花出现的先后顺序


定窑瓷器装饰工艺出现的先后顺序为:先出现划花工艺,再出现刻花工艺,然后出现剔花工艺,最后出现印花工艺。

各个窑口瓷器的装饰工艺大抵是从简入繁,然后由繁从简。定窑瓷器也基本遵从这一规律,用力越轻工艺相对来说就越是简单,用力越大相对来说就比较难。划花是其中用力最轻的,所以相对在装饰中出现的就比较早。

刻花是在制瓷工艺发展到一定的程度,工艺趋于完善,使用刻花工艺相对来说才会得心应手。而剔花工艺需要使用更大的力度,制作难度就更大,需要非常熟练的工匠才能制作剔花工艺的瓷器。

当一个窑口制瓷工艺达到顶峰,需求量大增,而刻花工艺、划花工艺、剔花工艺相对来说比较费工费力,很难满足需求。印花工艺普通人就可以熟练操作,不再需要经验丰富的工匠制作,从而大大提高了瓷器的生产数量,降低了成本。

所以,为了节省时间与人力,采用模子在未干的瓷胎上印出花纹,这样不需要非常熟练制瓷工匠,普通人只需简单培训就能直接上岗,而且一个模子就能制作大量瓷器,大大节省了人力物力,使得制瓷量跨越式提升。

图 定县出土北宋刻花玻璃瓶
定县出土北宋刻花玻璃瓶.jpg
既然瓷器的刻花工艺是在宋代盛行的,尤其还是青瓷,怪不得出土宋辽琉璃器不少是刻花工艺的。


找了一些刻花玻璃图片,发现很难找到,那就找现代的花纹玻璃吧,想要对比下明代花纹玻璃窗的花纹和现代花纹玻璃有没有类似的:

图 明代《刘士瀛题汉宫春晓图》局部05、明朝绿色纹玻璃窗
明代《刘士瀛题汉宫春晓图》局部05、明朝绿色纹玻璃窗.png
图 斜十字对称花纹玻璃杯
斜十字对称花纹玻璃杯.jpg
图 明代绘画里的绿色纹玻璃窗+现代花纹玻璃杯
明代绘画里的绿色纹玻璃窗 现代花纹玻璃杯.png
最后,只能找到这两个的花纹有些比较像,但是玻璃杯的花纹具体叫什么感觉还是不太准确,因为不能找到其他类似的花纹,一一找下去挺费劲的,只能找到这样了。


还有,明代《刘士瀛题汉宫春晓图》中的的橘色纹玻璃窗花纹,具体的花纹玻璃没能找到,但,在很多彩绘花纹玻璃图案里有看到类似的,只有一小部分,或是作为花纹图案的中心部分,或是在花纹四周。

图 明代《刘士瀛题汉宫春晓图》局部07、明朝橘色纹玻璃窗
明代《刘士瀛题汉宫春晓图》局部07、明朝橘色纹玻璃窗.png
图 彩色玻璃窗风格对称花纹
彩色玻璃窗风格对称花纹.jpg
图 明代绘画里的橘色纹玻璃窗+现代彩色玻璃窗风格对称花纹
明代绘画里的橘色纹玻璃窗 现代彩色玻璃窗风格对称花纹.png
至少还是说明中国古代玻璃窗其实一直都有的,明代都出现彩色花纹玻璃窗了,只是不知道为什么没人知道,中国人确实在满清以后遗忘了很多很多,希望以后能够找回来吧,只是不知道能找回多少啊.............

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 楼主| 发表于 2020-9-3 09:19 | 显示全部楼层
钟表的使用

现在的历史都是说明代和清代时期,“自鸣钟”的“发明”是归功于西方传教士,真的如此吗?!

不过,清初美人图里却已经出现了座钟,小型化的座钟。

图 清初《十二美人图·捻珠观猫》
清初《十二美人图·捻珠观猫》.png
图 清初《十二美人图·捻珠观猫》中的钟表
清初《十二美人图·捻珠观猫》中的钟表.png
可以看到,这画里的钟表非常先进,属于“座钟”。这套图原是圆明园“深柳念书堂”围屏上的装饰画。雍正帝昔时对这套图屏十分赏识,为了妥帖保管,传旨将它们从屏风上拆下。不仅如此,《清档》记:雍正十年(1732年)八月二十二日又传旨将拆下来的这12幅图“着垫纸衬平,各配做卷杆”藏于宫内。这就是现在所说的《十二美人图》。

这里说的是时间,只是在雍正十年(1732年)将拆下来的这12幅图即《十二美人图》的时间(拆图的时间),而并非是画作的绘画时间,应该出自更早之前。

关于钟表,中国早期针时器叫土圭、圭表、日晷、漏壶,之后各朝代都有所发展。出现有秤漏、北宋燕肃莲花漏、北宋水运仪象台、日晷、月晷、星晷、大明殿灯漏等古代计时仪器。

应用机械原理设计的计时器主要有两大类,一类利用流体力学计时,有刻漏和后来出现的沙漏;一类采用机械传动结构计时,有浑天仪、水运仪象台等。此外,还有应用天文原理(大都根据日影方向测定时间)计时的日晷,它也是中国最古老的计时器之一。

人类最早使用的计时仪器是利用太阳的射影长短和方向来判断时间的。前者称为圭表,用来测量日中时间、定四季和辨方位;后者称为日晷,用来测量时间。二者统称为太阳钟。

以仅存留下少许发明资料的孙云球和黄履庄来说,也都有发明钟表的情况,其他更多发明的资料都未能留下来,颇为可惜!


“日晷”类型

孙云球和他的标准时钟——自然晷(天文钟):

有人不懂,因为看到资料说发现自然晷是一个时钟,就以为和日晷没有关系!

《虎阜志》中有这样的记载,孙云球制造的“自然晷”能“应时定刻,昼夜自旋,风雨晦明,不违分秒,奇亦至矣”,也就是说,不管日夜、无论阴晴,“自然晷”每天二十四小时都能走,而且走时很准,可以作为标准计时器。

其实,“自然晷”就是根据日晷原理发展而来的,即便现在使用的钟表也依然是“平太阳时”,导致我们看节气时间的日落和日出时间与平常说法不一致,我们以标准时间(平太阳时)为参考,而标准时间并不是我们所在地的准确时间(真太阳时)。

因为一般使用的时间都是平太阳时,平太阳时只是为了方便日常生活使用,并不与真实的太阳时间一致。

平太阳时换算成真太阳时才能更准确,所以校准时间就需要日晷,而目前真太阳时的计算和日晷的原理类似,更精确一些,因此,才判定孙云球的“自然晷”就是日晷的改进版!

明末清初的时钟是用发条或重锤为动力源的,发条松了,重锤下降到底,自鸣钟就停了。如果谁家的钟表停了,上发条后该去哪里确认标准时间来校准,这就需要标准时间,真太阳时的“自然晷”(天文钟)了!

这就是为什么钟表需要校准时间的缘故!

而孙云球发明的“自然晷”已经变成了时钟样式了,“应时定刻,昼夜自旋,风雨晦明,不违分秒,奇亦至矣”,这完全还可以作为天文上使用,进行更精确的真太阳时的计算!

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 楼主| 发表于 2020-9-3 09:35 | 显示全部楼层
“漏刻”、“漏壶”类型


黄履庄以“水法农必借水而成,水之用大矣,而亦可为诸玩。作水器。”中有“报时水”之名,可以推测是利用水力制作的报时的钟表。这与孙云球发明的日晷类型的“自然晷”不同,但都是中国古代钟表的一种,应属于“漏刻”、“漏壶”类型。


圭表和日晷都必须借助阳光才能工作,因而无法在室内、夜间和天气很差的情况下计时。于是,中国古人另辟蹊径,创制了一种全天候的计时装置——漏刻。


漏刻最早记载见于《周礼》。据梁代《漏刻经》记载:“漏刻之作,盖肇于轩辕之日,宣乎夏商之代。”


漏,是指盛水漏壶:刻,是指放在漏壶里的标尺,上面刻有计时的标尺。漏刻利用水均衡滴漏原理,观测壶中刻箭上显示的数据来计算时间。作为计时器,漏刻的使用比日晷更为普遍,时间也更为久远。简单的说,漏刻计时的原理是通过水慢慢地从小孔漏出,利用容器内水面的升降来计算时间。


漏刻由漏壶和标尺两部分构成。漏壶用于泄水或盛水,前者称“泄水型”漏壶,后者称“受水型”漏壶。标尺用于标记时刻,使用时置于壶中,随壶内水位变化而上下运动。


目前我国尚未发现秦朝以前的漏刻实物,但从文献来看,先秦时期漏刻已广泛使用。先秦漏刻大都与军事活动有关,军事调度需要有统一的时间,这无疑会促进漏刻的发展。用于军事上的漏刻必须便于携带,故其尺寸不会很大。


已出土的最古漏刻为西汉遗物,共3件,在河北满城、内蒙古伊克昭盟和陕西兴平发现。比较完整的传世漏刻有两件,均为受水型。


最常用的漏刻就是“一刻之漏”,即每漏完一壶水的时间为一刻(古刻,一昼夜为100刻,一古刻合今14.4分钟(古代把一昼夜分做一百刻=0.24小时=14,4分钟)。现代的一刻(等于15分钟,一昼夜为96刻)。如果要计量较长的时间,可以再灌满漏壶,重复下去。


“漏刻”有“泄水型”和“受水型”两种。


早期多为泄水型漏刻,水从漏壶孔流出,漏壶中的浮箭随水面下降,浮箭上的刻度指示时间;


受水型漏刻的浮箭在受水壶中,随水面上升指示时间,为了得到均匀水流可置多级受水壶。


最早的漏刻是简单的单只泄水型漏壶。它就是一只壶,在靠近底部的一侧有一个出水孔。将刻箭置于壶中,随着水面的下降,刻箭缓缓下沉从而显示时间的变化。因此这种漏刻也称为“沉箭漏”,最初是陶制的,以后逐渐用铜制作。


沉箭漏受环境温湿度、大气压力的因素影响较大,是漏刻发展的初级阶段。


图 单只泄水型漏壶
单只泄水型漏壶.jpg
图 中山靖王刘胜墓铜漏壶原理02
中山靖王刘胜墓铜漏壶原理02.png
而这种漏壶,也出现在了据说是引进了西方的“技术”书籍里(《远西奇器图说录最》)!


图 《远西奇器图说录最》卷一:水日晷图及注解
《远西奇器图说录最》卷一:水日晷图及注解.jpg
所以,《远西奇器图说》中的“水日晷”真的是西方“发明”的吗?!不如说是,中国信徒将中国的发明“送”给西方传教士,进行美化西方,一切都是为了方便传教啊!


其实,“水日晷”的名字就已经说明了利用水的升降来指示时间,在中国属于“漏刻”、“漏壶”!


只是要根据“水日晷”的使用原理来分析其是“泄水型”还是“受水型”就可以了,其解释中有一句话“钻一小孔徐徐出水”,泄水型漏壶底部都有一小孔出水,因此,这个“水日晷”为泄水型漏壶!


这就符合推测,“水日晷”外形上和原理上采用的都是中国早期“泄水型”漏壶!

后来,西汉张衡曾经制造出了一具水运浑天仪。


他将浑象安装在密室之中,用漏壶的流水推动其运转,然后令观象者分别位于密室中和观象台上,将浑象所示的星象位置与天上的实际星象进行比较,结果一切都准确地相符。浑象还通过机械装置带动“瑞轮蓂荚”的自动器械,自朔日开始,每日开出一荚,至满月开尽十五荚,其后每日谢落一荚,至晦而一周,以显日历。(关于这个可以看《你知道怎么看月相知时间吗?》)


图 张衡像
张衡像.jpg
由于所制的浑象比旧式的仪器增大一倍,所以传统的漏壶便不能适合其用,于是必须对漏壶加以改制。


《初学记》卷二十五引《张衡漏水转浑天仪制》云:“以铜为器,再叠差置,实以清水,下各开孔,以玉虬吐漏水入两壶,右为夜,左为昼”。“铸金铜仙人居左壶。为金胥徒居右壶”。“以左手把箭,右手指刻,以别天时早晚”。


这种改制的漏壶以受水壶上承补偿壶,下则流入左、右两壶,水流稳定,从而极大地提高了漏壶计时的准确性。张衡的水运浑象对后来同类仪器的制造影响很大,自他之后,浑象大都采用以漏壶流水、通过齿轮系统带动浑象均匀旋转的办法,因为在当时恐怕不可能找到比这更稳定的动力。


之后,漏刻发展史上的里程碑——“浮箭漏”出现了。浮箭漏是由两只漏壶组成,一只是播水壶(亦称供水壶或泄水壶),另一只是受水壶。受水壶内装有指示时刻的箭尺,故通常称为“箭壶”。箭壶承接由播水壶流下的水,随着壶内水位的上升,安在箭舟上的箭尺随之上浮,所以称作浮箭漏。


为了获得恒定的流量,首先应使漏壶的水位保持恒定。其次,向受水壶注水的水管截面面积必须固定,水管采用“渴乌”(虹吸)原理,便于调整和修理。


箭壶承接由播水壶流下的水,随着壶内水位的上升,安在箭舟上的箭尺随之上浮,所以称作浮箭漏。由于箭尺不直接放在播水壶中,故可以采取措施来保持播水壶内水位的稳定,从而保证流量的稳定,提高计时精度。


此后沿着稳定水位、提高精度这一思路,又逐渐发展出了使用数只补给水壶的“多级漏壶”。


图 多级漏壶
多级漏壶.jpg
所谓多级漏壶就是用两个以上漏壶,自上而下放置,使最上面一个壶中的水流入第二壶,再由第二壶流入第三壶,以此类推,逐一补给直至最后一壶(泄水壶)流入箭壶。箭壶中的水连同浮舟慢慢升起。由于得到上面几级漏壶的补给,最后一级壶中的水位可大体保持稳定不变,从而大大提高了计时精度。从这以后,经过历代的研究、改良,浮箭漏成为我国古代漏刻的主流。


图 三种不同漏刻的示意图
三种不同漏刻的示意图.jpeg
这之后,还逐步演变为显示天体运行、日月星宿、报时等功能的“水运浑天仪”,此后还发展为“水运仪象台”、“大明灯漏”,最后出现小型化的“自鸣钟”是非常合理的,但是,却至今被当成是西方传教士“发明”的?!


记住了,这些都依然属于“漏刻”哦!

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 楼主| 发表于 2020-9-3 09:43 | 显示全部楼层
“水运浑天仪”——机械时钟(自鸣钟前身)

清代的钟表制作大师徐朝俊(徐光启的后裔)在他的著作《高厚蒙求》中描述了一种可以显示月相的月晷(根据月亮方位测时刻的仪器):它有上下两个盘,下面固定不动的称“地盘”,在一道圆环上涂出类似阴阳鱼那样的明暗消长条带;上盘可转动,称“天盘”,天盘在适当的位置开一圆孔,天盘转动时圆孔扫过明暗消长条带,可以更精确地模拟对应日期的月相。

这应该属于“水运浑天仪”类型的机械时钟,本就是中国自己的发明!

水运浑天仪是一具依靠水力而使其运转,能模仿天体运行的仪器,并可以测定时间。这个浑天仪改进了汉代科学家张衡的设计,注水激轮,令其自转,昼夜一周,除了表现星宿的运动以外,还能表现日升月落,当然比张衡的水运浑象仪更加精巧、复杂了。所以,当水运浑天仪造成之后,置于武成殿前,文武百僚观看后,无不为其制作精妙,测定朔望、报告时辰准确而叹服,共称其妙。

水运浑天仪上刻有二十八宿,注水激轮,每天一周,恰恰与天体周日视运动一致。水运浑天仪一半在水柜里,柜的上框,有如地则自然撞钟。整个水运浑天仪既能演示日、月、星辰的视运动,又能自动报时,有二木人,每刻(古代把一昼夜分做一百刻=0.24小时=14,4分钟)击鼓,每时辰(合现在两个小时)撞钟。这是世界上最早将擒纵装置应用于计时,比外国自鸣钟的出现早了六百多年。一行等人的成就又超过了张衡。(也是最早的报时机器人)。

特别需要提出的是在水运浑天仪上,还设有两个木人,(相关文物遗迹“商州铜佛龛”)用齿轮带动,一个木人每刻(古代把一昼夜分为一百刻)自动击鼓,一个木人每辰(合现在两个小时)自动撞钟。

这两个木人当然应该说是运用机械原理而制成的古代机器人。这是一个十分巧妙的计时机械,是世界上最早的机械时钟装置,是现代机械类钟表的祖先,比据说西元1370年西方才出现的威克钟要早六个世纪。

实际上,看到漏刻、漏壶后,再到徐朝俊可以看日月星相的钟表时,想必黄履庄的“报时水”也是应用了类似的结构,已经想到了中国北宋的“水运仪象台”,甚至更早之前的“水运浑天仪”。

因此,发展到明朝,小型化的“水运仪象台”就是自鸣钟!


出现“自鸣钟”需要的:

1、报时机器人:“这两个木人当然应该说是运用机械原理而制成的古代机器人。这是一个十分巧妙的计时机械,是世界上最早的机械时钟装置,是现代机械类钟表的祖先。”(水运浑天仪)

为什么这么说呢?请看下面的分析!

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“水运仪象台”

水运仪象台有一套比较复杂的齿轮传动系统。在枢轮的上方和圆周旁有“天衡”装置──擒纵机构,这是计时机械世界史上继一行之后的重大创造的继续,它把枢轮的连续旋转运动变为间歇旋转运动。

在枢轮的上方和圆周旁有“天衡”装置──擒纵机构。这是计时机械史上一项重大创造。它把枢轮的连续旋转运动变为间歇旋转运动。

《新仪象法要》所载“天衡”图未绘出枢轮和装在枢轮上的受水壶,而书中的文字描述又仅寥寥数语:“枢轮直径一丈一尺,以七十二辐双植于一毂为三十六洪,束以三辋。每洪夹持受水壶一,总三十六壶,每壶长一尺,阔五寸,深四寸。于壶侧置铁拨牙以拨天衡关舌。”

因此对受水壶的结构,特别是它的工作原理有不同的推测,其中有一种方案采用了可倾式受水壶。当枢轮圆周上接受注水的受水壶积水不到一定的重量时,左天锁挡住枢轮的一个轮辐,使枢轮不能转动。当积水到达一定的重量时,枢权(重锤)不足以平衡受水壶重力时,受水壶围绕转轴向下倾转。

装在壶侧的铁拨牙压迫格叉和关舌下降,关舌通过天条带动杠杆,使天关和左天锁上提,枢轮得以转动。转过一个受水壶后,格叉和关舌又上升,天关连同左天锁下落,枢轮的下一对轮辐又被挡住。

右天锁的作用是防止枢轮转动时回弹。天权和枢权是两个平衡重锤。天权用于平衡左天锁和天关的一部分重力,可调整天衡机构的工作灵敏度。枢权用于调整枢轮转动一对轮辐时受水壶所需的受水量,即间歇运动的周期,从而校正计时的误差。

出现“自鸣钟”需要的:


2、擒纵机构:“在枢轮的上方和圆周旁有“天衡”装置──擒纵机构”;


3、重锤动力:“天权和枢权是两个平衡重锤”

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“大明殿灯漏”

1276年,中国元代的郭守敬制成大明殿灯漏。它是利用水力驱动,通过齿轮系及相当复杂的凸轮机构,带动木偶进行“一刻鸣钟、二刻鼓、三钲、四铙”的自动报时。

大明殿灯漏是中国元代杰出的科学家郭守敬创制的大型计时仪器,它的工作原理属漏水计时,而造型似宫灯,放置于皇宫的大明殿,所以称之为大明殿灯漏。

《元史·天文志》对它有专条记叙,如下:

灯漏之制,高丈有七尺,架以金为之。其曲梁之上,中设云珠,左日右月。云珠之下,复悬一珠。梁之两端,饰以龙首,张吻转目,可以审平水之缓急。中梁之上,有戏珠龙二,随珠俯仰,又可察准水之均调。凡此皆非徒设也。灯球杂以金宝为之,内分四层,上环布四神,旋当日月参辰之所在,左转日一周。

次为龙虎乌龟之象,各居其方,依刻跳跃,铙鸣以应于内。又次周分百刻,上列十二神,各执时牌,至其时,四门通报。又一人当门内,常以手指其刻数。下四隅,钟鼓钲铙各一人,一刻鸣钟,二刻鼓,三钲,四铙,初正皆如是。其机发隐于柜中,以水激之。

即,灯漏高一丈七尺(合今尺五米四),它的框架用金制作。上部有弯曲的梁,梁的中间是一颗云珠,云珠二侧有象征日月的球体,日在左,月在右,云珠之下再悬有一颗珠子。这曲梁的两端各装有龙头,龙的嘴能张合,龙的眼珠能转动,用这样的动作显示灯漏内的水流是快了还是慢了。

曲梁的下面有一中梁,在中梁上,一左一右有两条戏珠的龙,它们随着珠子的下降或上升而俯仰,用这样的姿态显示灯漏内的水位是否适应运行的需要。

上述所有这些动作显示和姿态显示都不是多余的。

灯漏的主体是用金子和珠宝制作的,内部分为四层,上层按圆环状分布着日,月和参、商二宿的图形,每日自右向左回转一周。下面一层陈列着龙、虎、鸟、龟,象征着四个方位,每到一刻,它们都有跳跃的动作,内部并有击铙的响声。再下层又是圆环状的分划为一百等分,每等分就是古时的一刻钟。

它的上部有十二个木人,手执时辰木牌,当某个时辰来到,它们在四个方向的门内执牌报时。门内另有木人用指着刻数。在灯漏的下部四个角的位置,各有一个木人手执钟、鼓、钲、铙响器,一刻鸣钟,二刻击鼓,三刻击钲,四刻击铙,还有在时初、时正到来时这些响器也要鸣响。产生这些动作的机构都隐藏在柜子里,用水来驱动它们。

图 大明殿灯漏
大明殿灯漏.jpeg
经历千年风雨,郭守敬制作的灯漏早已不存在。2001年郭守敬诞辰770周年之际,苏州古代计时仪器研究所研发成功现在的大明殿灯漏,存放在郭守敬纪念馆第一展厅。灯漏是按原件的二分之一大复制的。

曾称七宝灯漏,是元代科学家郭守敬创制,后置于皇家大明殿上,故又称“ 大明殿灯漏”。灯漏高五米四,高大华丽,它的框架用金制作。在灯漏的下部四个角的位置,各有一个木人手执钟、鼓、钲、铙响器,一刻鸣钟,二刻击鼓,三刻击钲,四刻击铙,还有在时初、时正到来时这些响器也要鸣响。产生这些动作的机构都隐藏在柜子里,用水来驱动它们。从记载我们可以看出,大明殿灯漏式一款用水驱动的自动报时装置,能够准确的看到当日时辰,十分精确,每个时间段就有木人敲击乐器,并且是几种不同乐器,可见构造之精妙,不得不感叹古人的智慧。

可以看到,元代“大明殿灯漏”发展到明朝就是“自鸣钟”了,那么到明朝末期,出现更小型化的“座钟”是非常合理的!这既是天文上的成就,也是机械发展积累到一定程度的自然的“开花结果”!

因此,黄履庄的“报时水”的确利用了水力机械结构,才能实现报时功能,而且,最早的“水运仪象台”有一种推测方案采用了重锤动力。

同时,这些报时机械时钟都应用了中国的“漏刻”原理!

《新仪象法要》所载“水运仪象台”属于受水壶结构,是一套比较复杂的齿轮传动系统。 在枢轮的上方和圆周旁有“天衡”装置──擒纵机构,它的工作原理有不同的推测,其中有一种方案采用了可倾式受水壶,其中提到“天权和枢权是两个平衡重锤”,这种猜测比较合理,也符合推测,最早“自鸣钟”是重锤动力!

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