张思训,今四川巴中(巴州区)石城人,北宋时期的著名天文学家,曾是司天展览馆监学生。公元979年对浑天仪进行了重大的革新,制造了世界上第一台自动天象仪——太平浑仪,又称水运浑象。此仪用水银作动力,是世界上使用水银于机械仪表的始祖。自落下闳创造浑天仪之后,最初用人力推动其运转,后来改用水力。但是人们在实践中发现,“运转以水,至冬中凝冻迟涩,遂为疏略,寒暑无准”。这样对于报时、定节气、造历的准确性关系极大,进而影响到人民的生产和生活。面对浑天仪动力出现的新课题,张思训进行了许多试验和探索,最终找到用水银代替水作动力。因为水银的内聚力很强,特别是具有在空中保持稳定的性能,可保证浑天仪正常的运转。在浑天仪上安装计时器,是我国唐代天文学家一行、梁令瓒的发明。他们在水运浑天仪上安装擒纵器,指挥两个木人按时击鼓、敲钟,产生了世界上最早的机械时钟。张思训对这个机械计时钟也进行了较大改革。由擒纵器指挥的自动报时和击钟鼓的木人成倍增加,并把报时和击钟鼓分离为两个系统,即“七值神左摇铃,右扣钟,中击鼓,以定刻数。每一昼夜,周而复始。又为十二神各值一时。至其时,则自执辰牌,循环而出,随刻数以定昼夜短长”。《宋史·天文志》称:“其制与旧仪不同,最为巧捷”。袁纲《枫窗小牍》赞:“新制成于自然,尤为精妙”。
张思训於公元979年设计的浑象,於公元980年制成。据《宋史‧天文志》载:「其制:起楼高丈馀,机隐於内,规天矩地。下设地轮、地足;又为横轮、侧轮、斜轮、定身关、中关、小关、天柱;七直神,左摇铃,右扣钟,中击鼓,以定刻数。每一昼夜,周而复始。又以木为十二神,各直一时,至其时则自执辰牌,循环而出,随刻数以定昼夜短长;上有天顶、天牙、天关、天指、天抱(托)、天束、天条,布三百六十五度,为日、月、五星、紫微宫、列宿、斗建、黄赤道,以日行度定寒暑进退。」
这段文字所记载的机械部件和齿轮名称,比唐代一行和梁令瓒的「水运浑天」记载要详细得多。其中的「地轮」可能和苏颂水运仪象台的「枢轮」即动力轮相类似。「定身关、中关、小关」一类机械也可能与苏颂的天关、天锁的功效雷同,是用於控制「地轮」的惯性运动的,也就是起擒纵器的作用。「定身关」一词生动地表述了控制「地轮」转动的意义。而在报时机械之上的「天牙」、「天关」、「天束」、「天条」等机件又可能是操纵浑仪或浑象的设置。以木偶制成的「七直神」、「十二神」是报时机件。
张思训的这架天文钟与一行不同之处,是以水银推动动力轮,同时,「著日月象,皆取仰视」。《宋史‧天文志》还说:「按旧法,日月昼夜行度皆人所运行,新制成於自然,尤为精妙。」看来,张衡和一行等人的浑象都有部分需人操作或调整,而张思训则设计了一种全自动的浑象。
可惜,有关张思训仪象的文字记载过於简略,更无绘图留下来供我们研究。因而苏颂的《新仪象法要》,在人类文化史上就显得更为可贵了。