天理·物理·事理·藝?yán)怼さ览碓⒂趫D理
——《新儀象法要》與宋代設(shè)計(jì)圖學(xué)法式

賈國(guó)濤

“華夏民族之文化，歷數(shù)千載之演進(jìn)，造極于趙宋之世”[1]，制度、人文上“三代而降，考論聲明文物之治，道德仁義之風(fēng)，宋于漢、唐,蓋無讓焉?！盵2]，中國(guó)儒學(xué)進(jìn)入了新的發(fā)展階段并產(chǎn)生了影響深遠(yuǎn)的宋學(xué)；物質(zhì)技術(shù)層面，“科學(xué)技術(shù)達(dá)到了空前水平——中國(guó)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展到宋代，已呈巔峰狀態(tài)，在許多方面已經(jīng)超過了18世紀(jì)中葉工業(yè)革命前的英國(guó)或歐洲的水平。……11 世紀(jì)的中國(guó)，我們有猶來到了偉大的時(shí)代……不管是應(yīng)用科學(xué)還是純粹科學(xué)都是如此——‘它把唐朝所設(shè)想的很多東西變成了現(xiàn)實(shí)’”[3]。在“文德致治”為基本國(guó)策、新儒學(xué)思想盛行、科學(xué)技術(shù)全面繁榮的時(shí)代，各種原創(chuàng)性設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。不僅產(chǎn)生了中國(guó)“四大發(fā)明”之火藥（遠(yuǎn)程火器）、指南針、活字印刷，還獨(dú)創(chuàng)了享有“世界第七大發(fā)明”的水運(yùn)儀象臺(tái)，高 12 米、寬 7 米，集觀測(cè)天象的渾儀、演示天象的渾象、計(jì)時(shí)的漏刻和報(bào)時(shí)的司辰裝置于一體的綜合性觀測(cè)儀器，渾儀上的活動(dòng)屋頂開創(chuàng)了天文臺(tái)活動(dòng)屋頂之先河，渾儀窺管自動(dòng)跟蹤天體的精密設(shè)計(jì)更是世界領(lǐng)先，擒縱裝置及報(bào)時(shí)系統(tǒng)則是現(xiàn)代時(shí)鐘的先驅(qū)，誕生了中國(guó)古代造物史上第一部展示大型復(fù)雜器械設(shè)計(jì)最完備、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖學(xué)著作——蘇頌奉命編撰的《新儀象法要》。

一、“水運(yùn)儀象臺(tái)”與《新儀象法要》

水運(yùn)儀象臺(tái)，又作渾天儀象臺(tái)，由北宋時(shí)任吏部尚書兼侍讀的蘇頌奉命主持，韓公廉、周日嚴(yán)等共同創(chuàng)制的大型天文機(jī)械設(shè)計(jì)，其繼承了前代以水為動(dòng)力的天文儀器的傳統(tǒng)精髓，并加以創(chuàng)新發(fā)展，制造設(shè)計(jì)了以穩(wěn)恒水流為源動(dòng)力的水鐘裝置。全臺(tái)總動(dòng)力輪系統(tǒng)設(shè)計(jì)精巧復(fù)雜，頗具創(chuàng)造性。以天柱為主轉(zhuǎn)動(dòng)軸，“一機(jī)帶三器”，既能上承渾儀、中層渾象模擬天象運(yùn)轉(zhuǎn)，具有現(xiàn)代“轉(zhuǎn)儀鐘”和“天儀球”的主要功能，又能隨天象轉(zhuǎn)移自動(dòng)報(bào)告時(shí)刻，從而構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的變速、換向傳動(dòng)系統(tǒng)[4]。水運(yùn)儀象臺(tái)研制成功后，其主持設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人蘇頌將研制過程整理，編撰成以專門“介紹”水運(yùn)儀象臺(tái)創(chuàng)制目的、設(shè)計(jì)原理、制造方法等為主要內(nèi)容的《新儀象法要》。目前學(xué)界較通用的《新儀象法要》版本為南宋乾道（1172 年）刻本，基本為蘇頌原著的“影摩”，明末錢曾根據(jù)宋刻本影摩，其效果可謂“圖樣界畫不爽毫發(fā)，凡數(shù)月而成。楮如精妙絕倫，不數(shù)宋本”[5]，后背《欽定四庫全書提要》載錄。《新儀象法要》全書共繪圖 63 幅：卷上渾儀 17 幅，總裝圖1幅，部件圖3幅，零部件圖13幅。卷中渾象，總裝圖1幅，零件圖2幅，零件圖4種；卷下“水運(yùn)儀象臺(tái)制度” 25 幅，總圖2幅，部件圖4幅，零部件圖19幅，所繪零部件30余種。書中除 14 幅為天文星象和四時(shí)昏曉外（見圖1、圖2），其余均為水運(yùn)儀象臺(tái)的設(shè)計(jì)圖樣，既有軸、桿、格、架、箱、跌、座、輪、臺(tái)等局部零部件的描繪，又涉及柱、球、環(huán)、方、錐等幾何形體，其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、錯(cuò)綜的機(jī)巧圖樣，為直觀詳細(xì)地展示外觀形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的關(guān)系，大量采用單項(xiàng)圖（投影法）、軸測(cè)圖、“一器多圖”的表現(xiàn)手法（見圖3），幾乎涵蓋了中國(guó)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)圖學(xué)的所有內(nèi)容和相關(guān)規(guī)范。

圖1 渾象西南方中外官星圖

圖3 水運(yùn)儀象臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖樣表現(xiàn)方法

圖13 開封博物館水運(yùn)儀象臺(tái)復(fù)原模型

二、《新儀象法要》設(shè)計(jì)圖學(xué)法式解析

《新儀象法要》圖示系統(tǒng)（圖文關(guān)系）的表述邏輯及話語體系的形成，既是造物觀念、設(shè)計(jì)意匠與實(shí)施方法的具體呈現(xiàn)，又具有運(yùn)算計(jì)量、儲(chǔ)藏信息、傳播知識(shí)的功能，同時(shí)也傳遞著宋人對(duì)天地自然、人文秩序、格物致知的基本認(rèn)識(shí)。

（一）繪制之法

1.面體相彰——投影之法

依據(jù)水運(yùn)儀象臺(tái)的結(jié)構(gòu)組合原理，圖樣分為外觀圖、總裝圖、零部件裝配圖三大類。外觀圖——渾天儀象臺(tái)的整體造型，總裝圖——渾儀圖、渾象總圖，零部件裝配圖——六合儀、三辰儀、龍柱、鰲云、水趺、渾象六合儀、渾天赤道牙、運(yùn)動(dòng)儀象制度、木閣、晝夜機(jī)輪、機(jī)輪軸、木閣第一層、木閣第二層、木閣第三層、木閣四五層、樞輪、天柱及天轂、天池及平水壺與臺(tái)架、天衡、升水上下輪、河?xùn)|天河、渾儀圭表、渾象天運(yùn)輪、鐵天軸、天梯，共計(jì)分解圖25 幅。圖樣的表達(dá)方法主要有正投影畫法和軸側(cè)投影法兩種。正投影法主要用于描繪結(jié)構(gòu)樣式較為簡(jiǎn)單的零部件的繪制，重在交代其基本的形制樣式和造型輪廓，如四游儀、天經(jīng)雙環(huán)、陰緯單環(huán)、天常單環(huán)、三辰儀雙環(huán)、赤道單環(huán)、黃道雙環(huán)、四項(xiàng)單環(huán)、天運(yùn)單環(huán)、四游儀雙環(huán)、望筒直距、天輪、撥牙機(jī)輪、晝時(shí)鐘鼓輪、晝夜時(shí)出正輪、報(bào)刻司辰輪、夜漏金鉦輪、天托 18 幅為正投影的單面圖（見圖4）；軸測(cè)投影法則是根據(jù)水運(yùn)儀象臺(tái)整體結(jié)構(gòu)方式與造型特點(diǎn)結(jié)合人的視覺習(xí)慣及研制需要，清晰地繪制出較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)關(guān)系、形體樣式、裝飾設(shè)計(jì)及空間關(guān)系（見圖5），該繪圖方法不僅可清楚地呈現(xiàn)總圖與局部構(gòu)件的結(jié)構(gòu)、比例關(guān)系，還可形象地展示出零部件個(gè)體的造型特點(diǎn)，用軸測(cè)圖幫助構(gòu)思、想象物體的形狀，以彌補(bǔ)正投影圖的不足。同時(shí)，為更直觀地交代零部件與所在機(jī)構(gòu)的關(guān)系和節(jié)省幅面，樞輪傳動(dòng)圖、渾象天運(yùn)輪圖、上下輪傳動(dòng)圖及河?xùn)|天河圖等（見圖6）采用軸測(cè)投影與正投影相結(jié)合的繪制方法，配合文字使水運(yùn)儀象臺(tái)的設(shè)計(jì)與構(gòu)造更為詳細(xì)和系統(tǒng)，在圖形、圖樣的表達(dá)上更為科學(xué)化、直觀化和系統(tǒng)化。

圖2 渾象北極圖

圖4 渾儀分解圖

圖5 五層木閣及局部展示

圖6 升水上輪、下輪及 河車天河

2.面面可觀——散點(diǎn)透視、解析幾何與空間位移之法

水運(yùn)儀象臺(tái)的空間機(jī)構(gòu)創(chuàng)造性地運(yùn)用散點(diǎn)透視、解析幾何與空間位移等方法，系統(tǒng)、詳細(xì)展示了器體的機(jī)構(gòu)關(guān)系、傳動(dòng)原理及部件造型。如水運(yùn)儀象臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)——“運(yùn)動(dòng)儀象制度”（見圖7）是水運(yùn)儀象臺(tái)機(jī)構(gòu)關(guān)系最核心復(fù)雜的部分，要做到“通達(dá)直觀”實(shí)屬不易。為表現(xiàn)這些復(fù)雜的機(jī)構(gòu)關(guān)系，其采用的空間表達(dá)方法主要有以下幾種：一是運(yùn)用散點(diǎn)透視表現(xiàn)機(jī)構(gòu)與構(gòu)件形體及其關(guān)系，如樞輪用正視圖表現(xiàn)，渾儀、八重機(jī)輪和退水壺是視點(diǎn)提高的正投影圖，天池、平水壺、壺架、地極、地足用的是左軸測(cè)投影圖，胡梯、地柜、臺(tái)架用為右軸測(cè)投影圖；二是運(yùn)用類似于解析幾何方法“除去”構(gòu)件之間的遮擋，清晰地暴露構(gòu)件與總裝圖的機(jī)構(gòu)關(guān)系。對(duì)總圖的分解、渾儀和水運(yùn)儀象臺(tái)制度均采用此法，如渾儀部分首先是渾儀整體造型的總圖，而后對(duì)其機(jī)構(gòu)關(guān)系及構(gòu)件進(jìn)行由外向內(nèi)的分解，分別為六合儀、三辰儀、四游儀、天經(jīng)雙環(huán)、陰緯單環(huán)、天常單環(huán)、三辰儀雙簧、遲到單環(huán)、黃道雙環(huán)、四項(xiàng)單環(huán)、天運(yùn)單環(huán)、四游儀雙環(huán)、望筒直距、龍柱、鰲云、水跌（見圖8）。再就是省去不必要的局部繪制，盡可能交代重要的機(jī)構(gòu)關(guān)系，如“天衡”圖只畫了樞輪下方的退水壺及其與周圍零部件的機(jī)構(gòu)關(guān)系，省去了擒縱的樞輪、地柜及晝夜機(jī)輪等部分，而水運(yùn)儀象臺(tái)外觀圖中的渾儀與渾象造型則是用軸側(cè)投影法表現(xiàn)形態(tài)特征及所在方位，不畫具體細(xì)節(jié)與裝飾，既達(dá)到了交代機(jī)構(gòu)組織關(guān)系的目的，又避免了其他部件的復(fù)雜結(jié)構(gòu)而影響機(jī)構(gòu)關(guān)系的展示，同時(shí)又起到了事半功倍的效果（見圖9）；三是“空間位移”的方法運(yùn)用，主要針對(duì)水運(yùn)儀象臺(tái)外觀以內(nèi)的機(jī)構(gòu)關(guān)系的展示，即將位于內(nèi)部的“被遮擋”的部分，如扶梯、天池、平水壺、地極等構(gòu)件由原來的位置平行位移至外部造型不遮擋的位置（見圖7），使機(jī)體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加一目了然。

圖7 運(yùn)動(dòng)儀象制度

圖8 渾儀及局部構(gòu)造圖

圖9 樞輪、天衡

《新儀象法要》采用的“面面可觀”的視圖表達(dá)方法，又稱組合視圖，是“宋代工程圖學(xué)獨(dú)創(chuàng)發(fā)明的一個(gè)顯著標(biāo)志。其代表著中國(guó)古代傳統(tǒng)工程圖學(xué)的最高技術(shù)水平，是工程圖學(xué)發(fā)展到宋代制圖技術(shù)大幅提高的必然產(chǎn)物。這表明，宋代工程圖學(xué)在繼承前代成就的基礎(chǔ)上有了明顯的創(chuàng)新和很大的發(fā)展”[6]，將宋前偏重于感性觀察的藝術(shù)化圖樣表達(dá)推向了更為精準(zhǔn)、系統(tǒng)的科學(xué)化表達(dá)的新境界。在這三種繪制方法中，除“散點(diǎn)透視”沿襲傳統(tǒng)山水畫、界畫構(gòu)圖外，其他兩種方法都帶有很強(qiáng)的創(chuàng)造性，為解決復(fù)雜性器物內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的展示提供了新途徑和新方法。這在宋代以前幾乎無確鑿的史料可查，當(dāng)是《新儀象法要》獨(dú)創(chuàng)。

3.精工規(guī)矩——界畫之法

從繪制技術(shù)上來說，該書所用的繪圖方法是基于“界畫”的創(chuàng)造性運(yùn)用，在繼承了宋代寫實(shí)主義精工精致的繪畫技法的同時(shí)，以界尺、圓規(guī)為作圖工具，所有的圖樣繪制均采用實(shí)線勾勒，并根據(jù)結(jié)構(gòu)與形體的關(guān)系與體量進(jìn)行線型的等級(jí)設(shè)計(jì)。同一線型均勻規(guī)整，不同線型間秩序井然。為強(qiáng)調(diào)和突出某一構(gòu)件的特殊作用，采用大塊涂黑、白色“勾”輪廓的手法，器名在黑色板塊上以印刻白文標(biāo)注，使得畫面主次、層次更加清晰，如樞輪、天柱及天轂、天池及平水壺與臺(tái)架、天衡、升水上下輪、河?xùn)|天河、渾儀圭表、渾象天運(yùn)輪等 18 幅，是《新儀象法要》對(duì)中國(guó)設(shè)計(jì)圖法的一種創(chuàng)舉。這些類似于“畫法幾何”的相關(guān)技術(shù)的運(yùn)用，使宋代的工程制圖完全從寫實(shí)主義的“界畫”藝術(shù)中脫胎出來，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)原則（構(gòu)造原理）與藝術(shù)原則（圖樣表達(dá)）的有機(jī)融合，形成了相對(duì)成熟的繪圖規(guī)范，與設(shè)計(jì)圖說系統(tǒng)共同構(gòu)成了中國(guó)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)圖學(xué)的語言系統(tǒng)。

（二）圖說之式

書中圖樣說明的內(nèi)容主要有字體設(shè)計(jì)及圖樣所示機(jī)構(gòu)（部件）的名稱、類型、體量尺寸、材料、加工工藝、所處方位、裝配方法、機(jī)動(dòng)原理、技術(shù)說明等內(nèi)容，基本形成了一套圖文并茂、形數(shù)結(jié)合、義理互化的設(shè)計(jì)方案表達(dá)系統(tǒng)。

1.形體計(jì)量——圖注之式

其一，該書的字體設(shè)計(jì)基本展示了宋代造作（設(shè)計(jì)）制圖文字的常見樣式。書中字體中正渾厚，大氣勁美，基本是以顏真卿之顏體書寫圖樣標(biāo)題與正文，其他注文以歐體或柳體書寫。其字體樣式及構(gòu)成方式地普遍應(yīng)用，視覺效果清晰明了，頁面層次豐富且整體美觀，標(biāo)志著我國(guó)設(shè)計(jì)制圖字體走向了規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。如今我國(guó)工程制度所采用的“仿宋體”也是由此而來。根據(jù)文字的大小規(guī)格，可將其文字大小秩序分為 4個(gè)等級(jí)：一級(jí)為圖樣名稱的標(biāo)注，二級(jí)為書稿的正文部分，三級(jí)文字用于正文中的注文。如“水運(yùn)儀象臺(tái)制”（見圖10）云：“右水運(yùn)儀象臺(tái),其制為臺(tái),四方而再重,上狹下廣,高下相地之宜，四面以巨枋木為柱，柱間各設(shè)廣桄，周以板壁，下布地栿，上布板面，內(nèi)設(shè)胡梯，休隔上開南北向各一門，隔下開二門，各南北向雙扉。別本云再休隔上開南向一門，東西向各一門，隔下開二門，各南北向雙扉”。這段水運(yùn)儀象臺(tái)外部結(jié)構(gòu)的介紹中，自“右水運(yùn)儀象臺(tái)”至“別本”前為二級(jí)字號(hào)，“別本……各南北向雙扉”則是注文內(nèi)容，為三級(jí)字樣，說明與其前版本的不同。四級(jí)文字主要用于標(biāo)注構(gòu)件名稱，如“水運(yùn)儀象臺(tái)”中的渾儀、星板、天池的標(biāo)明及“天衡”圖樣中右天鎖、天關(guān)、左天鎖、關(guān)軸、天條等總圖中的零部件名稱的標(biāo)注均為四級(jí)字號(hào)。根據(jù)圖說內(nèi)容的需要，這 4 種等級(jí)的字體樣式“隨宜加減”、相得益彰，內(nèi)容主次一目了然。

圖10 水運(yùn)儀象臺(tái)外觀造型及圖說

其二，以“左圖右文”或“上文下圖”作為書稿圖文布局的基本版式，用一級(jí)字號(hào)在總裝圖或零部件圖上方標(biāo)出其名稱，用四級(jí)字號(hào)在總裝圖的零部件旁邊標(biāo)出其名稱，若是出現(xiàn)多個(gè)零部件組合，文字的標(biāo)注方位保持一致（統(tǒng)一零部件左或右）。這就使不同等級(jí)的字樣與特定的圖樣類型渾然一體，既直觀，又有秩序，其已形成了嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范、系統(tǒng)地編撰體例。所有的圖樣都未曾直接標(biāo)注尺寸，在介紹設(shè)計(jì)圖樣的總體、局部的構(gòu)造、名稱、尺寸時(shí)，要作單獨(dú)說明，不以圖樣在版式中的面積為尺寸參考，而是以文字說明為準(zhǔn)。而且，在具體的標(biāo)注說明中對(duì)各個(gè)部分及尺寸已經(jīng)形成了特定的規(guī)范性術(shù)語，如高、長(zhǎng)、直徑、闊、厚等體量術(shù)語及尺、寸、分等計(jì)量用語，如“渾象六合儀”制度的說明：“右渾象六合儀，其制有天經(jīng)雙規(guī)、地渾單環(huán)。雙規(guī)直徑五尺四寸七分，厚八分，縱置木柜中；單環(huán)直徑五尺四寸七分，闊三寸七分，厚一寸五分，橫置木柜面。渾象納其中，半隱地下，半出地上，以視南、北極之高下。右渾象木地柜一，以安渾象及天經(jīng)、地渾，內(nèi)置天輪，與赤道牙相接，隨天輪運(yùn)轉(zhuǎn)”（見圖11）。這些整體或局部構(gòu)件的標(biāo)注方法和《武經(jīng)總要》武器設(shè)計(jì)制造原理和使用方法基本相同，與《營(yíng)造法式》各作制度的注解亦無偏差。此類通用的圖樣注說所體現(xiàn)的規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)化有效地規(guī)避了大型造物活動(dòng)中的施工問題。

圖11 渾象六合儀及圖說

2.分合有機(jī)——編撰之式

《新儀象法要》分為“進(jìn)儀象狀”和“新儀象法要制度 ”兩大部分。其一為“進(jìn)儀象狀”，是作者蘇頌以“奏扎”體呈現(xiàn)給皇帝的一篇關(guān)于水運(yùn)儀象臺(tái)的總體介紹，包括創(chuàng)制水運(yùn)儀象臺(tái)的目的、設(shè)計(jì)原理、研制過程、研制團(tuán)隊(duì)的組成人員、繼承與發(fā)展及獨(dú)創(chuàng)之處、各類釋名及該書的編撰目的，相當(dāng)于著述的總序。在闡述水運(yùn)儀象臺(tái)設(shè)計(jì)原理體系的同時(shí)又描繪了大量天文星象圖，用以闡明水運(yùn)儀象臺(tái)設(shè)計(jì)的天文學(xué)依據(jù)，也是實(shí)現(xiàn)其超越前代進(jìn)行全新創(chuàng)造的基礎(chǔ)。其二是“新儀象法要制度”部分，分上、中、下三卷和補(bǔ)編，圖文編撰序列為先列出總圖，再是分部圖，最后是零件圖，并遵循先外后內(nèi)、逐步深入的敘述方式解析機(jī)構(gòu)的構(gòu)成關(guān)系及構(gòu)成系統(tǒng)。一是非重復(fù)性圖說內(nèi)容的編撰，主要是指從總圖到分解圖在敘述過程中未出現(xiàn)“二次重復(fù)”說明的部分，如卷上——渾儀。首先是渾儀的總圖，再根據(jù)機(jī)構(gòu)序列，由整體到局部、由外向內(nèi)、由繁入簡(jiǎn)依次展開為六合儀、三辰儀、四游儀、天經(jīng)雙環(huán)、陰緯單環(huán)、天常單環(huán)、三辰儀雙簧、遲到單環(huán)、黃道雙環(huán)、四項(xiàng)單環(huán)、天運(yùn)單環(huán)、四游儀雙環(huán)、望筒直距，最后是給出帶有裝飾性的龍柱、鰲云和水跌的詳圖。二是涉及“二次重復(fù)”敘述內(nèi)容所采取的“有的放矢”的敘述方法，如卷下的“水運(yùn)儀象臺(tái)”制度，主要闡述其動(dòng)力系統(tǒng)和司辰機(jī)構(gòu)。依次為“水運(yùn)儀象臺(tái)”的整體外觀圖——運(yùn)動(dòng)渾象制度內(nèi)部機(jī)構(gòu)的總圖——運(yùn)動(dòng)渾象制度的各分機(jī)構(gòu)圖及零部件圖，外層木閣——晝夜機(jī)輪機(jī)構(gòu)分解及每部分與外觀閣層關(guān)系——天梯、天托等滑輪機(jī)構(gòu)，這種編撰方式顯得更為系統(tǒng)性和科學(xué)性。由于水運(yùn)儀象臺(tái)是同一動(dòng)力系統(tǒng)的渾儀、渾象、司辰構(gòu)成的“一器三用”，為避免闡述內(nèi)容上的重復(fù)與累贅，采用了“分重點(diǎn)”的敘述方法，渾象只談其基本構(gòu)造，渾儀主要談其動(dòng)力傳遞系統(tǒng)，水運(yùn)儀象臺(tái)制主要談其設(shè)計(jì)與工作的基本原理，是對(duì)水運(yùn)儀象臺(tái)做的理論性總結(jié)。這種總、分、總的闡釋序列——分中有合、合中有分的的闡釋與敘述方式具有很強(qiáng)的合理性，也符合器械設(shè)計(jì)、制造與應(yīng)用的自身規(guī)律。 全書整體采用史論綜合、文論融合的陳述方式，用以說明“新儀象”之“新”與“法”之精要，不僅是一篇結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、論述詳細(xì)的“設(shè)計(jì)理論與批評(píng)”的佳作，更是北宋中期以來文風(fēng)改革后以務(wù)實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)、樸素、精要為特征的義理文章的典范之作。

從以上對(duì)《新儀象法要》設(shè)計(jì)圖說系統(tǒng)的微觀分析可知，其能如實(shí)、形象地將如此復(fù)雜的結(jié)構(gòu)原理詳細(xì)無遺進(jìn)行可視化表達(dá)，不僅反映了宋代大型機(jī)械設(shè)計(jì)的主要成就，也從中可以看出以蘇頌為首的水運(yùn)儀象臺(tái)研制團(tuán)隊(duì)在認(rèn)知視野、知識(shí)結(jié)構(gòu)、實(shí)踐能力等方面的綜合性與合作精神。水運(yùn)儀象臺(tái)的總設(shè)計(jì)師和《新儀象法要》的編撰者蘇頌，字子容，慶歷二年進(jìn)士，歷經(jīng)仁宗、英宗、神宗、哲宗、徽宗五朝，先后任館閣?？薄⒓t校理、刑部尚書、吏部尚書，晚年拜相，其官品、人品、學(xué)品皆為世人稱道，《宋史》贊曰：“頌器局宏達(dá)，不與人校短長(zhǎng)，以禮法自矜。雖貴，奉養(yǎng)如寒士。書契自以來，經(jīng)史，九流，百家之說，至于圖緯、律呂、星官、算法、山經(jīng)、本草、無所不通”[7]。參與水運(yùn)儀象臺(tái)研制的還有精通數(shù)學(xué)、天文星象的韓公廉（時(shí)任守當(dāng)官）與軍工器械設(shè)計(jì)與監(jiān)制的尹清，以及從太史局、集賢管、吏部、司天監(jiān)、將作監(jiān)等部門調(diào)集長(zhǎng)于數(shù)學(xué)、物理、歷法、營(yíng)造的王允之、周日嚴(yán)、于太古等十余人（基本為進(jìn)士出身）。因此，水運(yùn)儀象臺(tái)的研制及《新儀象法要》的編撰，既凝聚著宋代儒者嚴(yán)謹(jǐn)、務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)及宋學(xué)（理學(xué)）精神，又集合了天文學(xué)、機(jī)械學(xué)、建筑學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)等自然科學(xué)的精髓，葉夢(mèng)德言：“子容重修渾儀，制造之精，皆出前古”[8]，李約瑟也驚嘆：“當(dāng)時(shí)中國(guó)機(jī)械工程學(xué)再為科學(xué)服務(wù)方面達(dá)到了空前的成就，可以從蘇頌的著作中清楚地看出”[9]。同時(shí)對(duì)渾儀、機(jī)體、閣樓、司辰器等造型設(shè)計(jì)和裝飾內(nèi)容又恰如其分的進(jìn)行了藝術(shù)化的處理。因此，水運(yùn)儀象臺(tái)的成功研制和《新儀象法要》的編撰付梓，堪稱中國(guó)古代儒學(xué)、科學(xué)、技術(shù)、藝術(shù)的完美結(jié)合，也是宋人對(duì)“志于道，據(jù)于德，依于仁，游于藝”[10]的新發(fā)展、新實(shí)踐。

三、從造物意匠到義理文本及其相互關(guān)系

《新儀象法要》圖示系統(tǒng)（圖文關(guān)系）的理性化表述、造物原理的可視化展示更導(dǎo)引出了宋代“文德致治”生態(tài)下儒學(xué)新變與科學(xué)繁榮的根源。“唯其要致廣大，故有其治國(guó)平天下的報(bào)復(fù)；唯其要盡精微，故都要把儒學(xué)學(xué)說的義理進(jìn)行探索”[11]，宋代士大夫階層大都既是政治理想的推行者，又是學(xué)術(shù)研究者，并將其精神思想（宋學(xué)）滲透至社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域：被宋代以前儒者所鄙夷的天文、數(shù)術(shù)、百工、技藝、圖畫及相關(guān)造物活動(dòng)的“器學(xué)”在宋儒的認(rèn)知世界發(fā)生了質(zhì)的變化，將其作為“小道”納入“三才之道”：“小道不是異端，小道亦是道理，只是小。如農(nóng)圃、醫(yī)卜、百工之類，卻有道理在。只一向上面求道理，便不通了。若異端，則是邪道，雖至近亦行不通”[12]。鄧廣銘先生指出：“北宋王朝并不把科學(xué)技術(shù)視為奇技淫巧而采用鄙視和壓抑政策……（故）北宋政權(quán)對(duì)于思想、文化界的活動(dòng)、研究，是任其自由發(fā)展而極少加以政治干預(yù)的”[13]。宋代上層社會(huì)，特別是帝王對(duì)于科學(xué)研究和造物發(fā)明所持有的基本立場(chǎng)，不僅是“任其自由發(fā)展而極少加以政治干預(yù)”且表現(xiàn)出了前所未有的重視，百工雜學(xué)也成為皇帝拓寬視野的閱讀內(nèi)容，歷代帝王對(duì)臣屬的科技發(fā)明和科學(xué)研究都予以極大肯定，如宋仁宗曾御筆為曾公亮、丁度所撰《武經(jīng)總要》作序且態(tài)度極為謙遜，曰：“尚書工部侍郎參知政事丁度總領(lǐng)書局，適成編綴，形于奏請(qǐng)，原賜敘因，言用兵之道，有愧博古之能，聊以冠篇，傳至可矣”[14]。英宗皇后高氏（哲宗前期稱制）、宋哲宗對(duì)蘇頌等人研制水運(yùn)儀象臺(tái)及編撰《新儀象法要》都給予了大力褒獎(jiǎng)?；实鄣闹匾暫褪看蠓虻膮⑴c無疑為宋人研究科學(xué)理論、推動(dòng)造物發(fā)明提供了最強(qiáng)有力的政治話語權(quán)和制度保障，而“致廣大，盡精微”的宋學(xué)精神最終在《新儀象法要》中得以體現(xiàn)。

渾象、渾儀地鑄造在歷代王朝都被視為一項(xiàng)專門的政治內(nèi)容，用其觀測(cè)天運(yùn)，以示國(guó)祚。水運(yùn)儀象臺(tái)——“二器而通三用”的成功研制可以說是對(duì)察天文、堪地理、化人文的思想精髓史無前例的實(shí)現(xiàn)了實(shí)踐化、技術(shù)化、具體化的物態(tài)呈現(xiàn)，也是宋學(xué)的懷疑精神促進(jìn)自然科學(xué)發(fā)展的結(jié)果。法國(guó)漢學(xué)家謝和耐贊嘆：宋代“勃興”的文明使其成為“中國(guó)的文藝復(fù)興”時(shí)代：“11 世紀(jì)中國(guó)精英中的人有別于唐代前驅(qū)者，其間的差異程度猶如文藝復(fù)興時(shí)期與中世紀(jì)的人。令人驚奇的突出之點(diǎn)是：基于實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐唯理主義興起，發(fā)明、觀念、理論均必須經(jīng)過檢驗(yàn)。而且對(duì)一切知識(shí)領(lǐng)域都好奇探索，如工藝、技術(shù)、博物學(xué)、數(shù)學(xué)、社會(huì)、政制、政治等。并渴求認(rèn)識(shí)前人成就，綜合所有門類知識(shí)。11 世紀(jì)興起一種自然主義哲學(xué)，12世紀(jì)得到了明確表述，這種哲學(xué)在以后的年代中曾支配中國(guó)思想”[15]。自北宋中期以后，大量的科學(xué)研究成果得以涌現(xiàn)，為宋代儒者表達(dá)新觀念、新思想提供了切實(shí)的實(shí)踐例證，帶有新儒學(xué)——宋學(xué)精神和價(jià)值觀念的科學(xué)研究、造物匠作、百工技藝的文章著作不斷涌現(xiàn)，既有范仲淹的《制器尚象賦》及《水車賦》、歐陽修的《大匠誨人以規(guī)矩賦》及《斫雕為樸》、陳襄的《璅藉賦》及《百工由圣人賦》、劉敞的《百工說》、沈括的《器用》及《技藝》、薛景石的《梓人遺制》、王辟之的《虹橋》等專論，又有李誡的《營(yíng)造法式》、蘇頌的《新儀象法要》、林希逸的《鬳齋考工記解》、以及曾公亮、丁度的《武經(jīng)總要》等大型涉及科學(xué)技術(shù)、造物意匠集成著作的問世，皆可視為宋代科學(xué)繁榮發(fā)展對(duì)宋代儒學(xué)思想內(nèi)容的充實(shí)和升華，反映在具體的文本書寫中，“宋儒對(duì)自然科學(xué)的特定稱謂‘物理之學(xué)’，也為當(dāng)時(shí)的科學(xué)家所才難并用以表述、記載自己或他人及前人的研究成果”[16]?？茖W(xué)論著中儒學(xué)經(jīng)典的援引是為了證明其合理性、符合圣人之道，而宋學(xué)著作中關(guān)于“科學(xué)”（制器、技藝、工巧、造作）的論述則是為了說明其思想的普適性和延展性?？梢哉f，在中國(guó)古代科學(xué)技術(shù)史上，宋代無疑達(dá)到了空間的高峰，不論是史料的種類、內(nèi)容，還是數(shù)量、質(zhì)量，無出其右者。從某種意義上說，宋代科學(xué)技術(shù)的學(xué)術(shù)成果與宋學(xué)的內(nèi)涵延展具有內(nèi)在的互文性。但是，也應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是：宋代儒學(xué)與科學(xué)（科技與造物）之間的這種“內(nèi)在的互聯(lián)性”并非實(shí)質(zhì)上的平衡關(guān)系，亦如朱熹指出的“大道”與“小道”之分，在正統(tǒng)儒家思想的范疇中,“小道”雖有“道理”，但一定要有限度——“無害”，不可沉溺“奇技淫巧”而玩物喪志。換而言之，“小道”要寓于“大道”才有其“理”。

科學(xué)的進(jìn)步與造物的推新，既是物質(zhì)技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志，又是特定社會(huì)制度和人文思想的實(shí)踐轉(zhuǎn)化，而以《新儀象法要》為代表設(shè)計(jì)制圖水平的不斷提升和圖文書寫的日漸豐富性借助印刷術(shù)的普及不僅有助于科學(xué)思想、造物理念、知識(shí)技術(shù)的社會(huì)化傳播與應(yīng)用，也傳遞著主流社會(huì)對(duì)文化傳統(tǒng)、道德智識(shí)、價(jià)值信仰、意識(shí)形態(tài)訴諸的諸層面。“從現(xiàn)象上看，水運(yùn)儀象臺(tái)不過是把傳統(tǒng)的渾天儀與渾天象重新整合一個(gè)體積更加龐大和結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的物質(zhì)實(shí)體。但是，從本質(zhì)上看，它卻是把科技思想與人文理念有機(jī)結(jié)合在了一個(gè)新的物品中，而這種精神層面的意蘊(yùn)則是后人所無法去模擬的，此為北宋以后，人們?yōu)槭裁床荒茉僭煲慌_(tái)‘水運(yùn)儀象臺(tái)’的一個(gè)重要原因”[17]。南宋、金元都曾試圖依《新儀象法要》復(fù)原水運(yùn)儀象臺(tái)，但均未成功。1958 年，王振鐸等人依據(jù)《新儀象法要》文本進(jìn)行實(shí)物復(fù)原（見圖12），并發(fā)表《揭開了中國(guó)“天文鐘”的秘密》。實(shí)際上，該實(shí)物模型的復(fù)原并非僅依靠書中圖文信息，而是更多借助現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)方法得以完成。但其貢獻(xiàn)在于完成了中國(guó)古代機(jī)械設(shè)計(jì)圖學(xué)文本的實(shí)體化轉(zhuǎn)換。這不僅是對(duì)中國(guó)宋代大型器械設(shè)計(jì)的一次重要“探秘”，也是窺探宋代造物意匠義理化、文本化的過程，并成為科普中國(guó)古代造物文化、傳播科技知識(shí)的重要載體（見圖13、圖14）。

圖12 王振鐸繪制：水運(yùn)儀象臺(tái)剖面、東立面圖及復(fù)原模型

圖14 開封博物館水運(yùn)儀象臺(tái)復(fù)原模型（內(nèi)）

四、結(jié)語

“真正綿延至今而且影響今天生活的是不斷增長(zhǎng)的知識(shí)和技術(shù)，以及反復(fù)思索的問題及由此形成的觀念”[18]，一切跨越階級(jí)社會(huì)和階層結(jié)構(gòu)的物質(zhì)與非物質(zhì)文化且被后世所沿用或?qū)笫烙兄钸h(yuǎn)影響的事物都將會(huì)轉(zhuǎn)化為一種具有歷時(shí)性與共時(shí)性同構(gòu)的文明形態(tài)參與到新型文明的建構(gòu)之中。迪特·庫恩對(duì)宋代的科學(xué)、人文有著較為全面的認(rèn)識(shí)：“對(duì)自然現(xiàn)象的觀察與描述上的進(jìn)步，特別是在天文學(xué)、時(shí)間測(cè)量、地球科學(xué)和動(dòng)植物學(xué)研究上的進(jìn)步，與如何把看得到的現(xiàn)實(shí)世界用圖來說明的新概念密切相關(guān)——如何把風(fēng)景、人和其他生物及物體用圖表現(xiàn)出來。對(duì)自然世界的研究，對(duì)內(nèi)在和外在世界關(guān)系的理解，以及對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的描繪使人們對(duì)萬物間的相互依賴關(guān)系有了前所未有的了解，并對(duì)天地間人的作用有了新的理解。士大夫們?cè)谒囆g(shù)和審美領(lǐng)域及科學(xué)領(lǐng)域的活動(dòng)為哲學(xué)領(lǐng)域后來的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)也使這種觀點(diǎn)得到了支持：宋代精英們?cè)谑浪谆倪^程中起到了催化劑的作用，而這種世俗化過程是與道學(xué)日益增長(zhǎng)的影響相一致的”[19]。制圖的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、信息化作為衡量特定時(shí)空環(huán)境下群體造物活動(dòng)水平的重要標(biāo)尺，蘇頌編撰的《新儀象法要》除了在科學(xué)上取得了巨大成就外，其“列璣衡制度，侯視法式，甚為詳悉”——從制圖之法、圖說之式到造物意匠、制器尚象的系統(tǒng)化展示，更體現(xiàn)著中國(guó)政治文化框架之下更為深邃的自然精神和人文思想，亦是宋代儒士們富有理性主義批判精神的具體實(shí)踐和對(duì)傳統(tǒng)政治、宇宙神學(xué)的反思，在一定程度上解放了人的思想，并間接性地影響到了后來的歐洲——“使他們從中世紀(jì)基督幼稚的宇宙論中解放出來”[20]，對(duì)后來西方近代科學(xué)與人文思想的啟蒙運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了一定作用。這是富有自然精神和創(chuàng)造性的中國(guó)人對(duì)世界文明的貢獻(xiàn)，即在天人之際去探尋社會(huì)和諧的發(fā)展的理路，用包容開放的人文精神和精益求精的科學(xué)態(tài)度去開拓、創(chuàng)造新的文明樣態(tài)。

圖版來源：圖1-2、4-11，蘇頌，《新儀象法要》，欽定四庫本，商務(wù)印書館，1937 年，文中出現(xiàn)的拼合圖除了有局部分解圖以外，其他基本是按照原書的先后順序并置，即右邊在前，左邊其后；圖 3、12，路敬嚴(yán)，華覺明，等主編，《中國(guó)科學(xué)技術(shù)史》，科學(xué)出版社，2000 年；圖13-14，作者現(xiàn)場(chǎng)拍攝。