古人重形象思維，求技巧實(shí)用，科學(xué)理論與科學(xué)精神十分匱乏。而蘇頌特別強(qiáng)調(diào)科學(xué)理論方面的研究，講究嚴(yán)謹(jǐn)縝密的邏輯推理，堅(jiān)持理論與實(shí)踐并舉，在古代顯得尤為珍貴。

　　關(guān)于水運(yùn)儀象臺(tái)的原理與結(jié)構(gòu)，蘇頌在《新儀象法要》中有所說明：“兼采諸家小說，備存儀象之器，共置一臺(tái)中。臺(tái)有二隔，置渾儀于上，而渾象置于上，樞機(jī)輪軸隱于中，鐘鼓時(shí)刻司辰運(yùn)于輪上”，這是水運(yùn)儀象臺(tái)的結(jié)構(gòu)組成；其運(yùn)轉(zhuǎn)模式是“以水激輪，輪轉(zhuǎn)而儀象皆動(dòng)”；至于效果，則是“備制二器而通三用也”。

　　蘇頌創(chuàng)制的水運(yùn)儀象臺(tái)，一個(gè)最大的突破與特征，便是實(shí)現(xiàn)了觀測(cè)的自動(dòng)化。他充分吸取前人的研究成果，上層置放觀測(cè)天體的渾儀，下層是演示天象的渾象，中層是使渾儀、渾象轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械裝置。水流沖擊輪軸，儀器開始運(yùn)行，水運(yùn)儀象臺(tái)具有三重功效：觀測(cè)天體運(yùn)行，演示天象變化，木人自動(dòng)敲鐘擊鼓、搖鈴示牌、準(zhǔn)確報(bào)時(shí)。

　　正是水運(yùn)儀象臺(tái)與《新儀象法要》，為蘇頌爭(zhēng)得了五項(xiàng)世界第一。

　　第一、二、三項(xiàng)世界第一，均為李約瑟在《中國(guó)科學(xué)技術(shù)史》一書中的高度評(píng)價(jià)與定論，他認(rèn)為“蘇頌把時(shí)鐘機(jī)械和觀察用渾儀結(jié)合起來，在原理上已經(jīng)完全成功。因此可以說他比羅伯特·胡克先行了六個(gè)世紀(jì)，比方和斐先行了七個(gè)半世紀(jì)”；因水運(yùn)儀象臺(tái)的頂部設(shè)有九塊活動(dòng)屋板，他認(rèn)為蘇頌是世界上最早設(shè)計(jì)、使用天文臺(tái)觀測(cè)室自由啟閉屋頂?shù)娜耍挥忠蛩�運(yùn)儀象臺(tái)可以循環(huán)往復(fù)地等速度運(yùn)轉(zhuǎn)，這種“擒縱器的水力傳動(dòng)機(jī)械時(shí)鐘”，是現(xiàn)代鐘表的先導(dǎo)與前驅(qū)。

　　《新儀象法要》中繪有水運(yùn)儀象臺(tái)的全圖、分圖、詳圖等透視圖、示意圖五十多幅，繪制機(jī)械零件一百五十多種，是世界上留存至今最早也是最為系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)圖紙，為蘇頌創(chuàng)下了第四項(xiàng)世界第一。

　　在《新儀象法要》中，繪有星圖十四幅。為免圖像失真，使繪制更加精確，蘇頌采用圓、橫結(jié)合等新的繪圖法，繪星一千四百六十四顆。而歐洲晚四百年觀測(cè)到的星數(shù)，也只一千零二十二顆。西方科技史專家認(rèn)為：“從中世紀(jì)直到14世紀(jì)末，除中國(guó)的星圖外，再也舉不出別的星圖了。”蘇頌由此創(chuàng)造了第五項(xiàng)世界第一。

　　水運(yùn)儀象臺(tái)落成之后，蘇頌又研制了一臺(tái)假天儀。假天儀也叫天象儀，是一種普及天文知識(shí)的儀器。與人們站在天球外觀察天象的渾天儀不同，假天儀則可進(jìn)入儀器之中，看到逼真的人造星空。因?yàn)檫@樣的天象是人為模仿假造的，故名“假天儀”。在古代，欲將天象模仿制造得惟妙惟肖，技術(shù)難度之大可想而知。據(jù)相關(guān)資料記載，蘇頌所造假天儀“大如人體，人居其中，有如籠象，因星鑿竅，如星以備。激輪旋轉(zhuǎn)之勢(shì)，中星、昏、曉，應(yīng)時(shí)皆見于竅中。星官歷翁，聚觀駭嘆，蓋古未嘗有也”。