古代的高科技儀器有哪些？秦皇漢武時期的偉大發明

今天小編給大家準備了：古代的高科技儀器有哪些?感興趣的小夥伴們快來看看吧!

天文科學在先秦時期奠定基礎之後，秦皇漢武時期進入了整個體系的形成時期。這是一個極其重要的時期，是一個轟轟烈烈的大建樹、大收穫時期。

一、天學理論

漢代的天體結構理論，主要有宣夜說、蓋天說、渾天說三家。

1.宣夜說

這是一個很有特色、很有見地的學說。

這個學說的創始人是誰，已經不得而知了。傳下這個學說的，是這位創始人的學生棗擔任祕書郎的郄萌。

據《晉書·天文志》記載，郄萌曾聽他的老師說：天空是一個沒有任何物質的空間，高遠得無邊無際。人們眼望上天一片蒼茫，似乎是有顏色的。這就像是很遠處的黃色山巒，可人們遠望時看到的卻是一片蒼翠;又像是俯視千仞的深谷，一片黝黑。但蒼翠與黝黑都並非它們的本色。日月星辰這些天體在無邊無際的天空中自由地飄浮，沒有任何的牽繫，一切運動都由氣來決定。

這個學說的出色之處，在於闡述了宇宙的無限性，否定了虛構天殼的存在，這是很了不起的。但它對日月星辰等天體的運行規律沒有具體的闡述，更沒有可供天文學家們使用的數學模式。於是，天體的運動就根本無序可言，這個學說也就失去了實用的價值。

所以，儘管這個學說充滿了光彩，但這光彩被它的不足掩蓋了，在當時難爲世人賞識。

2.蓋天說

產生於春秋戰國時期的天圓地方的蓋天說，後來又有許多的變化。特別是對於天殼的形狀，產生了三種不同的說法：一說天如車蓋;一說天形如笠;一說天如倚車蓋。但這些都是次要的，關鍵是完善了一整套的數學模式。

蓋天說的數學模式記載在《周髀算經》一書中，它描述的太陽運動軌跡，集中體現爲七衡六間圖。

蓋天說的天體結構與數學模式，其實並不怎麼樣。它只是早期的一個學說，儘管漢代還有人爲之修修補補，但畢竟已經衰落了。特別是西漢末年著名學者揚雄提出了難蓋天八事以後，信從蓋天說的人就更少了。

3.渾天說

種種的跡象顯示，渾天說也應該是一種較早的學說。漢代是渾天說迅速崛起並取得主導地位的時代。在這個時代裏，主張渾天說的人和文獻很多，但現在能流傳下來的卻已經很少。學術界公推的代表說法，是張衡的《渾天儀圖注》。雖然這本書是否真是張衡所作還有爭議，但書中所闡述的確實可以作爲漢代渾天說的代表性見解。

《渾天儀圖注》中所說的渾天說是這樣一派景象：

宇宙就像一個雞蛋，天殼渾圓而包裹在外，大地如同蛋黃而在這內中，天大而地小。天與地都浮在水上。天憑着氣而不墜落，地浮在水上而不墜落。

這是一個早期的渾天說，到了後來，又有學者把天殼內半是氣半是水改爲全是氣，形成了晚期的渾天說。

渾天說在天文學界受人注目的是它的數學模式：

周天365□度，大地182□度浮在水上，182□度沉於水下。北極高出地36度，南極入地36度。赤道是與極軸垂直，橫截天球爲兩半，黃、赤道的交角爲24度。黃道上的夏至點去極67□度，冬至點去極115□度。這些數值與現代的準確值非常接近(現代周天度數爲360度，兩相折算，各項數值都與現代值極其接近)，這就使渾天說在古代確立起了獨尊的地位。

無論是宣夜說、蓋天說，還是渾天說，從本質上來說都是思辨性的，而不是實證性的，這是由於古代時期的客觀條件所決定的。但就在這思辨之中，依然體現出了古代學者們的實際觀測成果與高度智慧的思辨能力。

二、渾天儀器

漢代天文科學的豐碩成果，既得益於天文儀器的進步，同時也包含這些天文儀器在內。

西漢初年，爲了制訂太初曆，由落下閎對原有的渾天儀作了改進，並用它重新測量了二十八宿的距度。

漢宣帝時，耿壽昌創制出了第一架渾象儀器。

東漢永元四年(公元92年)，民間天文學家傅安在傳統的渾儀上增加了一道黃道環。這一改進引起了著名學者賈逵的重視，他在永元十五年(公元103年)主持製造渾儀時，吸取了這個成果，並特地命名爲太史黃道銅儀。這時期天文儀器製造的最高峯，是張衡所制的水運渾象。

這些天文儀器，可分爲渾儀與渾象兩類。

1.渾儀

渾儀是根據渾天說理論製造的、用於觀測天體的儀器。最基本的渾儀，具有固定不動的赤道環與能繞極軸旋轉的赤徑環(因爲能繞極軸旋轉，故習慣稱之爲四遊環)，赤徑環上裝置有窺管。

使用時，先將渾儀的赤道環的位置與大地的赤道圈對準，然後再將窺管對準所要觀測的天體，在赤道環上就能讀出具體的數值(古代中國習慣使用去極度、入宿度爲基本數值)。

以赤道環爲觀測的基準，是建立在古代中國天文科學以赤道座標爲基準座標的基礎之上的(參見第一章第四部分)。但中國古代天文科學並不排斥其他座標體系，所以後來會增加黃道環、白道環、地平環、子午環以及二分二至環、百刻環等。每增加一道環，就能使一次觀測多讀出一個數值，也就使觀測的精度更加提高。2.渾象

渾象是一種表演天體視運動狀態的儀器，也就是現代天球儀的鼻祖。

渾象的主體是一個象徵天球的圓球體，上面繪(或刻)有赤道、黃道圈與日、月、星辰等天體。

渾象能使人們無論白天還是黑夜，都能很直觀、很形象地瞭解當時的天象，有利於人們學習、探究、掌握天體知識。

張衡在耿壽昌發明的渾象基礎上，製造出了更爲先進的水運渾象。它的主體是一個直徑約5尺(約當今120釐米不到一點)的空心銅球，上面畫有黃、赤道與二十八宿及其他星官。緊附球體的，是地平圈與子午圈。整個天球一半在地平圈上，一半在地平圈下，可以繞天軸轉動，正表現了所能看到的天象實況。整個渾象還與一套水力推動裝置相連接，利用漏壺滴水的動力與漏壺的計時性，使渾象能夠與晝夜時刻的變化相同步，使渾象所演示的與實際的天象相一致。

這是一個了不起的創造發明。從淺近處說，水運渾象能夠形象地演示天象的實際變化，使渾天說得到普及推廣，而從長遠處說，對於整個天文學事業的發展，對於後來發明機械計時裝置，都有着重要的意義。

天文儀器的進步，特別是渾儀的改進，最先受益的恐怕是天象的觀測與記錄。

漢代對日、月、五星的觀測精度都有不同的提高，內容也有不斷的擴充。如對日食的觀測，不僅有了具體的日期，而且對食分、方位、虧起方向、初虧、復圓時刻等等都注意到了。又如對太陽黑子的觀測，對其出現的時間、形象、大小、位置等等有了明確的記錄。其他如新星與超新星、極光等也都是從漢代開始有了詳實記錄。

如果要說漢代是古代中國系統觀測、記錄天象的起始時期，那是絕對不錯的。

漢代以前，古代中國的先人們也有天象觀測與記錄，但由於種種條件的侷限與客觀因素的影響，一方面當時的觀測在系統性上確實還不夠，另一方面一些觀測的記錄也未能完善地保存下來。

而從漢代開始，一方面朝代的沿革較爲正常了，歷朝對天象觀測也較爲正規，另一方面從漢朝起開始有了正史，成爲古代時期保存天象資料最主要的文獻。

這也是天文學體系在漢代形成的重要內容之一。

三、曆法體系

秦王朝使用的是顓頊歷，它是古六歷之一，秦王朝統一中國以後成爲了全國通用的歷法，但終究因爲沒有完整地保存下來，所以後人對它知之甚少。

現在人們能夠知道顓頊歷的情況，只因在唐代的《開元佔經》中略略保存了一些基本數據，如歲實、朔策、章蔀紀元、曆元等等。

顓頊歷一直使用到漢代初年，那是由於漢初的天下剛剛奪下，還來不及改制新曆。直到漢武帝時期，改歷才被提上了議事日程。公元前104年，躊躇滿志的漢武帝下令由公孫卿、壺遂、司馬遷等議造漢歷，同時徵召了當時著名的民間天文學家與占星家共二十餘人蔘加具體的工作。在經過一番緊張的工作之後，一共提出了18種草案。經過集體的討論、考辨、比較，最終採用了鄧平的方案，於是漢代的第一部曆法就此誕生了，這就是我國第一部由國家組織制訂的歷法棗太初曆。

好事常多磨，這部曆法的原文早已失傳了，幸好西漢末年劉歆用這部曆法中的主要數據改制成三統曆(現保存於《漢書·律曆志》中)，後人還能基本瞭解到太初曆的情況。

在三統曆中，開始有了氣朔、閏法、交食與五星週期等內容。它將沒有中氣的月份定爲閏月，在135個朔望月中設23個食季。這些很可能就是太初曆的內容。

東漢章帝元和二年(公元85年)，太初曆被廢止，推出了由賈逵、李梵、編訢等人編制的四分曆。所以命名爲四分曆，是因爲歲實、朔策這兩個最基本的常數與戰國時期的四分曆完全一致。

整個兩漢時期的歷法，成就最高的是東漢末年劉洪編制的乾象曆。乾象曆初成於東漢靈帝光和年間(公元178?83)，終定於東漢獻帝建安十一年(公元206年)。但這部曆法在東漢時沒有能被採用，直到吳黃武二年(公元223年)才被正式頒佈使用。

在古代中國的歷法史上，乾象曆被認爲是一部具有劃時代意義的歷法。這種劃時代的意義，主要體現在：

乾象曆是我國天文學史上第一部具有月行遲疾(即月球運動不均勻性)內容的歷法;

乾象曆第一次明確提出了交點月的概念(即月亮從白道與黃道的一個交點運行一週後回到原交點所需的時間)，並給出了一個相當精確的數值27.55336(現代精確值爲27.55455);

乾象曆縮小了迴歸年的鬥分值，即將一年365□日的值提升爲365.246179日，更趨精確;

乾象曆提出了食限的概念，使對日食發生率的判斷更爲精確;

乾象曆還創造了月行三道術、更爲精確的五星推算法……

至此，就可以知道乾象曆何以被稱爲具有劃時代意義的歷法了!

太初曆誕生的那一刻起，宣告了中國天文學史上的一件至爲關鍵的要事：古代中國曆法體系就此形成了!

衆所周知，古代中國的歷法是一種陰陽合曆，即以太陽的運行定年，以月亮的運行定月，爲了使年、月兩者的日期相合，用設置閏月的辦法來解決。但這實際上並不是古代中國曆法獨有的特點，因爲世界上的歷法大多是陰陽合曆。

也有的人認爲二十四節氣是古代中國曆法的特點，這確實有一定的道理。二十四節氣的確是古代中國的獨特創造，它源起於上古時代，最終完成於漢初。二十四節氣的實質是分得更細的陽曆月，因爲陰曆月對農業生產的適時性不利，所以就有了二十四節氣。但二十四節氣只是曆法的具體內容，不能算是曆法的體系特點。

那麼，古代中國國家曆法體系的特點是什麼呢?如果您能看一下那些正史上所載的歷法，很快會發現：不是專業人員就絕對看不懂。原來，古代中國的國家曆法，實際上都是天文歷而不是普通的民用歷。

在這些曆法中，有的是一系列的天文學專用數據。如果您是一位內行人員，就能看出這些數據的價值如何，而且能運用這些數據計算出所需的答案。如，您想知道什麼時候會發生日食嗎?那就只能根據曆法提供的有關數據，還要懂得有關的計算方法與公式，如此一般，才能計算出結果來。而如果您不是內行人員，也就什麼都得不到了。

這就是古代中國國家曆法體系的特點。

而這種體系在太初曆問世時就已開始形成了。