他們一邊說,一邊繼續(xù)走,經(jīng)過了鎮(zhèn)子上的一個展覽館。造型奇特,像是山中的一顆明珠。
展顧約說:“這個地方還沒有看過?!?br/>
付爍說:“那就進去看看。”
展覽館里面放置著各式各樣的機電裝置。
簡單機械:如杠桿、輪軸、滑輪等,用來演示力的傳遞和機械優(yōu)化。
磁懸浮:通過磁力實現(xiàn)懸浮。
機械手臂:用來展示機器人的運動控制和靈活性。
模型火箭發(fā)射器:用來展示火箭發(fā)射過程和物理原理。
模型電梯:用來展示電梯的工作原理和安全知識。
游戲操作設備:用于交互式體驗,有飛行模擬器、汽車駕駛模擬器等。
他們走過一個機械裝置,有長長的導軌和一些機關。
付爍問:“這是什么?”
董趨看看下面的介紹,說:“這是水動儀?!?br/>
付爍說:“我只聽說過渾天儀。地動儀?!?br/>
中國天文學到漢代已有蓋天、宣夜和渾天等學派。蓋天說認為,天如蓋,蓋心是北極,天蓋左旋,日月星辰右轉(zhuǎn)。宣夜說認為天無定形,日月星辰“自然浮生虛空之中”,并不附著于“天體”之上。渾天說認為天如蛋殼,地如蛋黃,天地乘氣而立,載水而行。
宣夜說后來失傳了,蓋天、渾天兩說并行,競相爭鳴,比較科學的渾天說漸占上風。同時,觀測天象的儀器也不斷出現(xiàn),如武帝時落下閎制造了渾天儀,宣帝時耿壽昌又造了渾天儀,和帝時崔瑗的老師賈逵更制造了黃道銅儀。
張衡繼承和發(fā)展了前人的成果。元初四年(公元117年),張衡造出來成就空前的銅鑄渾天儀。渾天儀主體是幾層均可運轉(zhuǎn)的圓圈,最外層周長一丈四尺六寸。各層分別刻著內(nèi)、外規(guī),南、北極、黃、赤道,二十四節(jié)氣,二十八列宿,還有“中”、“外”星辰和日、月、五緯等等天象。儀上附著兩個漏壺,壺底有孔,滴水推動圓圈,圓圈按著刻度慢慢轉(zhuǎn)動。于是乎各種天文現(xiàn)象便赫然展現(xiàn)在人們眼前。這件儀器被安放在靈臺大殿的密室之中。夜里,室內(nèi)人員把某時某刻出現(xiàn)的天象及時報告給靈臺上的觀天人員,結(jié)果是儀器上、天上所現(xiàn)完全相符。
張衡先用竹篾制成一個模型,名曰“小渾”,進行了一系列的試驗和校正,然后才鑄作大儀。渾天儀是張衡血汗的結(jié)晶。他接著寫了《渾天儀圖注》和《漏水轉(zhuǎn)渾天儀注》兩本說明書,又撰成《靈憲》一部,繪制《靈憲圖》一份。
早在南北朝時,北齊信都芳撰《器準》,隋初臨孝恭作《地動銅儀經(jīng)》,都對地動儀有所記述,并傳有它的圖式和制作方法。王振鐸根據(jù)前人的猜測,討論了地動儀內(nèi)部可能有的各種結(jié)構,最后推斷都柱的工作原理與近代地震儀中倒立式震擺相仿。具體說來,都柱就是倒立于儀體中央的一根銅柱,八道圍繞都柱架設。都柱豎直站立,重心高,一有地動,就失去平衡,倒入八道中的一道。八道中裝有杠桿,叫做牙機。杠桿穿過儀體,連接龍頭上頜。都柱傾入道中以后,推動杠桿,使龍頭上頜抬起,將銅丸吐出,起到報警作用。地動儀用精銅制成,圓經(jīng)八尺,合蓋隆起,形似酒樽。表面作金黃色,上部鑄有八條金龍,分別伏在東、西、南、北及東北、東南、西北、西南八個方向。龍倒伏,龍首向下,龍嘴各銜一顆小銅球,與地上仰蹲張嘴的蟾蜍相對。地動儀空腔中央,立一根銅柱,上粗下細。銅柱周圍有八根橫桿,稱為“八道”,各與一龍頭相連。銅柱是震擺裝置,八道用來控制和傳導銅柱運動的方向。在地動儀受到地震波沖擊時,銅柱就倒向發(fā)生地震的方向,推動同一方向的橫桿和龍頭,使龍嘴張開,銅球下落到蟾蜍嘴中,并發(fā)出響聲,以提示人們注意發(fā)生了地震及地震的時間和方向。一顆珠子放在平臺上,如果將哪方稍微往下一按,珠于就向哪方滾動。又如我們點亮一支蠟燭,將它放在一張不平的桌子上,它總會向低的一方倒。地動儀就是根據(jù)這些簡單的原理設計的。地動可以傳到很遠的地方,只不過太遠了人就感覺不到了,但地動儀能準確地測到。但是中國科學家認定地動儀的工作原理應該是“懸垂擺原理”,即地動儀是利用了一根懸掛柱體的慣性來驗震的,而非當在儀器底部簡單地豎立一根直立桿。
付爍說:“那這個水動儀是怎么做的?”
董趨看看它的結(jié)構,說:“將水流中的水滴放大,考慮它的各種運動狀態(tài),與周圍水滴的相互作用。”
水對應八卦里的坎卦。水動儀上面還刻有坎卦的圖形。
有一個斜坡,用來模擬水滴的下落。斜坡的角度和長度可以根據(jù)需要自行調(diào)整。
在斜坡的頂部安裝一個水滴模型,可以使用一個小球或者一個圓形的物體來代表水滴??梢詫⑺文P凸潭ㄔ谝粋€支架上,以確保它在斜坡上的位置穩(wěn)定。
在斜坡的底部設置一個接收器,用來接收水滴。接收器是一個容器或者一個漏斗,以便于收集水滴。
在斜坡上設置一個機械裝置,用來模擬水滴的運動過程中遇到的東西。使用一個小輪或者一個擺動的桿子。調(diào)整機械裝置的位置和角度,以使它與水滴模型的運動軌跡相符合??梢酝ㄟ^不斷調(diào)整軌道、小輪、桿子等機械裝置的位置和角度,來模擬不同的水滴運動過程。
開始模擬水滴的運動過程,將水滴模型從斜坡的頂部釋放,觀察水滴在斜坡上的運動過程,以及機械裝置的運動過程。記錄下水滴運動的軌跡和時間,以便于后續(xù)的分析和研究。水流中的水滴有很多,小球也可以增加到很多個。
可以用機械裝置模擬水滴的運動過程,從而更好地理解水滴的運動規(guī)律和特性。也可以用它來輔助研究水滴的運動規(guī)律。