在中国历史上，修造观测天象，定立时节的观象台，是皇帝的专有特权，任何人擅自修建，便是图谋造反之罪。
中国古代是一个皇权社会，特别重视天文，不允许民间私习天文，因为皇帝认为自己是真龙天子，是上天派他来统治人民的，所以对于一些天文现象，他要首先知道。
公元1085年，宋哲宗继位，为显示一代新皇登基的新气象，他下诏由博学多才的官员苏颂主持修造新的观象台。于是66岁的苏颂，召集了精通数理、天文的韩公廉等一批人才，花了6年时间，建成了一座扬名后世的水运仪象台。
随着时光的流逝，当年的水运仪象台早已踪迹难寻。所幸的是，苏颂晚年辞官后，将修造水运仪象台的经验编著成《新仪象法要》，收载了水运仪象台的整体结构图、部件图、零件图60多幅，使后人得以依书、依图复制模型，也让我们今天能够领略前辈先贤们的创造与智慧。
水运仪象台原楼是一座由三部分组成，长宽7米、高12米的建筑。具有天文测量、宇宙模型和报时三种功能。在水运仪象台最上层平台上，安装的是一台浑仪，上面覆盖着一个简单的活动屋顶，解决了浑仪装置于室内不利于观测、在室外又易受风雨侵蚀的难题。这与现代天文馆的活动圆顶、设计思路如出一辙，比欧洲最早天文台的活动屋顶要早400多年。
作为中国古代观测天象的工具，浑仪被用来跟踪观测天空中星辰的位置与运动，它由三组相交的圆环和一个没有镜头的望筒构成，望筒也称窥管，作用如同今天天文台里的望远镜。苏颂和他的同事们，首创了一种叫四游仪的环形装置，利用它可以使望筒自动跟着被观测的目标转动，十分巧妙。
浑仪记录下来的观测资料，一方面被帝王用来推测天运，另一方面也为修订历法、确定节气提供了重要依据。
水运仪象台中间的一层，是一间没有窗户的暗室，里面装置了一个可以转动的大球，被称为“浑象”。浑仪主要是用于观测，浑象则是用于演示。古人认为天为球形，便将通过浑仪所观测到日月星辰的位置，标绘在圆形的天球上，就像一张立体的星辰分布图。天球转一周，正好是一昼夜。为了能让浑象与上层的浑仪联动，苏颂和他的同事也做了巧妙的设计。
比如测量太阳在天空中的位置，通过浑仪可测量出它准确的位置，与此同时，浑象把太阳的位置演示出来。
水运仪象台的下屋为阁，阁中住着许多小木人，每天不分昼夜，随着机械的运转，敲敲打打，钟鼓齐鸣，好不热闹。它们的工作是为当时的人们报时，责任如同今天紫金山天文台确定北京时间一样。
中国古代把一天划分为12个时辰，白天7个时辰，一个时辰相当于现在的两个小时，每个时辰又分为时初、时正和八刻。黑夜分为五更，每更又分为四筹。
小木人居住的阁楼共有5层，最上层住着三位各执响器，身穿不同颜色服饰的木人。它们只在白天工作，红衣人摇铃报时初，半个时辰后，换由紫衣人敲钟报时正，如此更替换班，而绿衣人专管击鼓报刻，这样每15分钟，当时的人就可以得到一次报时。
阁楼的第二层住着24个木人，各自抱着每个时辰的时初、时正名牌，当听到第一层的铃声与钟响时，其中相对的一个，便会准确地站立于阁楼的门前，长年累月，决不会迟到、早退、缺席。
阁楼的第三层是96位报刻木人的值班处，它们自然是听命于第一层那位绿衣报刻木人鼓声的召唤。
这位面色深沉的木人，一个人住在阁的第四层，它专管击钲报更，值夜班。而昼夜的长短，冬夏有别，怎么办呢？苏颂他们又设计了一种可调节的键筹，来延长或缩短更次之间的时间，以适应四季交替昼夜长短的变化。
这种可调节的键筹，同样控制着第五层里木人的行动，第五层的38个木人，不仅要报出更筹，还报告着每天的日出、日落与昏晓。有了这种设计，即使是浓云密雾的日子里，小木人依然会报示出拂晓的到来。
浑仪与浑象的协调运动，158个木人各负其责，忙而不乱，精妙有趣，含容了古人睿智的思考。
这些精彩准确的表演，都是由后面机械传动装置控制的，机轮就是整个水运仪象台的动力机关，借助漏壳的水力转动机轮，使得浑仪、浑象、报时装置同时运转。
再看看，水运仪象台上平衡系统中的这一抵一拒，与现代机械钟表里控制精确走时的擒纵器的运动，是何其相似。
以现代人的眼光来看，水运仪象台综合了天文、历法、流体力学、机械制造等20多种学科的成就，是集宇宙模型、天体测量和报时三种功能为一体的大型系统工程。难怪李约瑟认为它是装有另一种擒纵器的水力时钟，水运仪象台可谓天文钟之鼻祖。
（陈雨见）