开元七年六月的洛阳,暑气初起。
皇城东南角的格物院,却比往日更加安静。这处由前朝太史局旧址改建而成的院落,三进三出,青砖灰瓦,与金碧辉煌的宫室相比显得朴实无华。院中古柏参天,蝉鸣阵阵,唯有东侧偏殿内不时传来金属敲击声和低低的交谈声,打破了午后的沉寂。
偏殿内,三丈见方的空间里,一座庞然大物占据了大半。
那是一尊高达八尺的铜制仪器,由上、中、下三层组成,结构繁复精巧。最上层是一个浑天仪,铜铸的星宿缀在球面,二十八宿、黄道赤道、南北极圈一应俱全。中层是数层交错的齿轮组,铜齿咬合紧密。最下层则是四个大小不一的铜壶,最大的足可装水三石,最小的仅如茶盏。清水从最高处的“天池壶”缓缓流出,经过“平水壶”、“分水壶”的调节,最后滴入最下方的“受水壶”。随着水滴,中层齿轮缓缓转动,带动上层的浑天仪模拟星辰运行。
这便是汉代张衡所创“漏水转浑天仪”的仿制品。
格物院首席张衡——与四百年前那位天文学家同名,也继承了其探索精神——此刻正站在仪器前,眉头紧锁。这位年过五旬的老者须发花白,身穿一袭洗得发白的青布袍,袍角还沾着几点铜锈。他手中拿着一卷泛黄的图纸,正是当年张衡所绘《浑天仪图注》的摹本。
“还是不对。”张衡放下图纸,指着受水壶旁的一个浮箭,“一日十二时辰,这浮箭指示快了半个时辰。连续七日,日日如此。”
旁边站着的司天监少监李淳风,是个三十出头的年轻人,师承家传历法之学,三年前调入格物院协助天文仪器研制。他俯身观察水流的细微变化,沉吟道:“张公,学生以为问题出在平水壶的漏孔。汉代所用漏孔尺寸,乃依洛阳水质而定。如今虽用同一水源,但百年来河道变迁,水中泥沙含量有变,流速自然不同。”
“有道理。”张衡点头,唤来一旁的工匠头领,“周师傅,将平水壶拆下,重制漏孔。”
工匠头领周大锤是个五十余岁的粗壮汉子,双臂筋肉虬结,却有一双极灵巧的手。他带着两个徒弟上前,小心翼翼地将平水壶卸下。这铜壶重三十余斤,壶底有一个直径三分的漏孔,孔缘光滑如镜。
“张公,李少监,这漏孔尺寸如何调整?”周大锤问。
张衡从怀中掏出一个小布包,展开是十余根铜针,从细如发丝到粗如竹签。“先试减少半分。淳风,你计算一下,若孔缩小半分,一日累计误差可减少多少?”
李淳风走到一旁的书案前,案上摊着算筹和纸笔。他快速摆弄算筹,片刻后答道:“依学生演算,孔缩半分,日误差可减三刻,但仍有一刻偏差。”
“那就再制一个缩小一分的。”张衡将一根稍粗的铜针递给周大锤,“用这根做芯,浇铸时裹泥范,务必保证孔圆、壁滑。”
“得嘞!”周大锤接过铜针,带着徒弟去了院中的铸造坊。
张衡与李淳风继续研究其他部分。这尊浑天仪自开元五年开始仿制,历时两年,耗铜三千斤,动用工匠三十余人。司马柬对此极为重视,每月必问进展。因为准确的时间计量,不仅关乎天文观测、历法修订,更关系到朝廷政令发布、军事行动协调、市场开闭管理等方方面面。
“张公,”李淳风指着浑天仪上的星宿位置,“学生近日观测,发现北斗七星之位,较汉代星图有细微偏移。是否应在浑天仪上相应调整?”
张衡眼睛一亮:“有数据否?”
“有。”李淳风取来一卷观测记录,“去岁冬至、今岁春分、夏至三次测量,北斗天枢星位置较永平年间(东汉)东移三分。”
“好!好!”张衡连说两个好字,“这才是格物院该做的事——不泥古,要求实。周师傅回来,让他一并调整星位。”
说话间,周大锤已捧着新铸的平水壶回来了。铜壶还带着余温,漏孔在光线下泛着金黄的光泽。师徒三人将壶重新安装,注入清水。张衡手持沙漏——这是目前最可靠的计时工具——与铜壶滴漏对比。
水滴声在寂静的殿中格外清晰,嗒,嗒,嗒,规律而持久。
一个时辰过去,张衡查看浮箭刻度,又对照沙漏,脸上终于露出笑容:“误差减至一刻。有进展!”
李淳风却道:“张公,一刻误差,对于天文观测仍是太大。学生有一想法:可否在受水壶上加设一副壶,以浮杆联动,将水滴积累的重量转化为齿轮动力,再通过一组减速齿轮,驱动更精细的刻度盘?”
张衡沉思片刻,猛地拍案:“妙啊!汉代浑天仪以漏水流速直接驱动,水流稍有变化,误差即生。若改为以受水重量驱动,只要水源稳定,重量积累的误差远小于流速误差。周师傅,取纸笔来!”
三人围在案前,张衡执笔勾勒草图。他画出一个双层受水壶,上层接滴水,下层为称重壶,壶底设杠杆,杠杆另一端连接齿轮组。李淳风在一旁计算齿轮传动比,周大锤则琢磨如何铸造那些精细的铜齿。
“这里需用黄铜,韧性足。”周大锤指着一个小齿轮,“齿牙不能超过米粒大小,需特制刻刀。”
“院中可有钱粮购置?”张衡问。
“陛下上月特批了五百贯专款,说要造出‘开元第一漏’。”李淳风笑道,“钱不是问题,难的是手艺。”
周大锤拍胸脯:“张公放心,俺祖上三代铸铜,这般精细活虽难,但给俺三个月,必成!”
接下来的日子里,格物院偏殿灯火常明。
张衡和李淳风整日演算、绘图,纸张堆积如山。周大锤带着徒弟们泡在铸造坊,试验不同的铜锡比例,寻找最适合铸造精细零件的配方。失败是常事,一个齿轮稍有瑕疵,整个传动系统就会卡顿。最艰难时,连续七日铸造的零件无一可用,废铜堆了半人高。
六月十五,月圆之夜。
李淳风在院中设下简易观星台,用自制的“窥管”测量星辰方位,为调整浑天仪星图做准备。张衡在一旁记录数据,忽然问道:“淳风,你说这时间究竟是什么?”
李淳风一愣,思索片刻道:“《淮南子》云:‘四方上下曰宇,往古来今曰宙。’时间便是这‘宙’,是万物变化的度量。”
“那咱们造这铜壶滴漏,量的又是什么?”张衡望着星空,“是水滴的下落?是浮箭的上升?还是星辰的运行?”
“学生以为,”李淳风认真答道,“量的是‘秩序’。日出而作,日落而息,是农人的秩序;朔望交替,节气轮转,是万物的秩序;鼓角报时,钟鸣鼎食,是人世的秩序。有了精准的计时,这秩序才能严整,天下才能和谐。”
张衡默然良久,轻声道:“说得好。这铜壶滴漏,滴的不是水,是秩序。”
七月朔日,新设计的传动系统终于完成。
当最后一个小齿轮安装到位,周大锤颤抖着手注入清水。水滴嗒嗒落下,受水壶缓缓下沉,杠杆微动,齿轮开始转动。一圈,两圈,三圈……齿轮带动浑天仪上的指针,在刻有十二时辰、百刻、六百分的铜盘上缓缓移动。
张衡屏住呼吸,手中的沙漏细沙流淌。
一个时辰后,铜盘指针与沙漏指示完全吻合。
“成了!”周大锤激动得声音发颤。
李淳风迅速计算:“误差在三十息以内!一日误差不超过一刻的一半!”
张衡老泪纵横。两年心血,无数不眠之夜,终于有了回报。他抚摸着冰凉的铜壶,壶身上已刻上四个篆字:“开元铜壶”。
“此漏当有三用。”张衡对闻讯赶来的将作监官员说,“其一,置于司天监,观测天象,修订历法;其二,置于皇城钟鼓楼,统一都城时间;其三,绘制造法图册,分发各州郡,令天下皆有准时可依。”
消息传入宫中,司马柬次日亲临格物院。
皇帝饶有兴致地观看了铜壶滴漏的运行,听了张衡的讲解,问了一个关键问题:“此漏可连续运行多久?”
“回陛下,”张衡答道,“天池壶容水三石,可连续运行三日。三日后需重新注水。臣已在设计更大的‘水源壶’,若能容水十石,则可七日一添。”
“善。”司马柬点头,“朕再问你:此楼可能小型化?譬如缩小到可置于州县衙署,甚至富贵之家?”
李淳风接话:“陛下,技术上可行,但精度会下降。且造价不菲,一台如此规模的铜壶滴漏,需铜三百斤,工钱五十贯。”
“无妨。”司马柬摆手,“先造十台,置于十道治所。待工艺成熟、造价降低,再推广不迟。张卿,李卿,周师傅,你们造此重器,功在当代,利在千秋。各赐绢百匹,钱二百贯。”
众人跪谢皇恩。周大锤激动得说不出话,他一个工匠,竟得皇帝亲口称赞,这是祖辈想都不敢想的荣耀。
司马柬临走前,在格物院门前驻足,对随行的张华说:“文儒,你看到没有?这铜壶滴漏,滴滴答答,量的不仅是时辰,更是我大晋的国运。一个能造出如此精密仪器的王朝,必是秩序井然、百工兴旺的王朝。”
张华深以为然:“陛下圣明。臣观此漏,想起前朝贾谊之言:‘立仪定法,以为准则。’这铜壶滴漏,便是时间的‘仪’与‘法’。”
铜壶滴漏的成功,很快传遍朝野。
司天监立即请求调拨一台,用于观测即将到来的秋分日影。礼部则筹划在皇城正门建造“钟鼓漏楼”,以铜漏计时,击鼓鸣钟,统一都城作息。而最实际的影响是:以往各衙门时辰不一造成的公文延误、约期错乱等问题,有望彻底解决。
八月初,张衡将完整的《开元铜壶滴漏造法》图册呈送御前。
图册详细记录了设计原理、制作工艺、误差校正方法,甚至列出了所需工具清单、工匠技艺要求。司马柬阅后大喜,命将作监刊印百部,发往各州郡工坊。
周大锤被破格授予“将作监丞”虚衔,仍留格物院专司精密铸造。他的两个徒弟也被录入匠籍,享受官匠待遇。消息传出,洛阳工匠争相将子弟送入格物院学徒,一时间“百工兴焉”。
秋分日,司天监用新铜漏观测日影,数据精确度较往年提升三成。李淳风据此开始修订现行历法,他雄心勃勃地想要制定一部“三百年无大误”的新历。
而格物院并未停步。张衡又开始琢磨新的课题:能否用铜漏原理,制作更小巧的“便携漏刻”?能否改进齿轮传动,使浑天仪不仅能演示星辰运行,还能预测日月食?
夜深人静时,张衡常独自坐在铜壶滴漏前,听着那规律的滴水声。嗒,嗒,嗒……每一声,都像是这个时代前进的脚步,扎实,稳健,永不停息。
他知道,这尊“开元铜壶”只是一个开始。在未来的岁月里,格物院还将诞生更多改变这个时代的发明。而这些发明,终将汇聚成流,推动着这个名为“开元”的盛世,走向前所未有的辉煌。
铜壶滴水,时光流淌。在这个夏去秋来的季节里,一种新的精气,正在这个古老的帝国悄然生根。而当时间被精确度量,万事万物的运转,也将随之变得更加有序、更加高效。
这便是格物的力量,也是这个时代最深沉的诗篇。