中国古人用什么计时?
你是否有这样的疑惑,为何古人形容起时间来会用到一寸光阴、一炷香,一刻钟这样的词汇?如果要搞清楚这个问题,那就需要了解古人是如何计算时间的了。在西方的钟表还未传入中国以前,古人发明了多种计时工具。今天,我们就为大家盘点一下古代的“时钟”,看看智慧的古人有哪些精巧的发明吧。
漏刻
中国人使用漏刻的历史非常久远,据记载,上古时期黄帝发明并使用了漏刻计时。“昔黄帝创观漏水,制器取则,以分昼夜。”(《隋书》)
李白有诗曰:姑苏台上乌栖时,吴王宫里醉西施。吴歌楚舞欢未毕,青山欲衔半边日。银箭金壶漏水多,起看秋月坠江波。东方渐高奈乐何!(《乌栖曲》)此诗中的银箭金壶,就是漏刻。金壶水满,故而天色渐明,漏刻正是依靠漏在壶中的水位的高低来读取时间的。
通过考古发现,中国现存最早的漏刻是一件西汉时期的单壶沉箭漏,这种沉箭漏在水位高时,水压较大流速较快,故而计时会存在一些误差。
为了解决这种计时不稳定的现象,后世发明了浮箭漏和增加漏壶的方式改善计时准度。到宋代时,人们又发明了分水壶,省去了多级漏壶。这种装置是在平水壶的上沿安装一个分水管,有效解决了滴速不均的问题。因装置较便利而且计时准确,迅速风行全国。李兰《漏刻法》曰:“以器贮水,以铜为渴乌,状如钩曲,以引器中水。于银龙口中吐入权器,漏水一升,秤重一斤,时经一刻。”因此,时间被称作时刻,即是从漏刻中演化而来。
圭表
据记载,中国人使用圭表计时的历史也非常久远,可以追溯至周代。西周初年周公在阳城(今登封市告成镇)建立测景台,已经使用圭表测日影了。
陈列在北京古观象台的圭表。原件为明朝仿元朝郭守敬圭表所制,现古观象台内的石制底座为原件,其上的铜圭表为1983年复制,铜圭表原件现存紫金山天文台。(维基图片)
圭表由两部分组成,直立于平地上的标杆或石柱叫做表,而正南正北方向平放的测定表影长度的刻板称为圭,形如“L”。人们便可通过观察日影投射到圭上的长短用以计时。
因而古人用“光阴”移动的距离长短来形容时间的流逝,固有“读书不觉春已深,一寸光阴一寸金”(《白鹿洞诗二首》)之叹。
虽然外形简单,可是圭表却不只限于计时之用,它还可以准确地测定二至二分(冬至、夏至,春分、秋分),是古人修订历法,指导农事的重要工具。而在周初分封诸侯国时,周公还根据各地夏至时的日影长度来确定诸侯受封土地的疆界。
因此《宋史》说:“观天地阴阳之体,以正位辨方、定时考闰,莫近乎圭表。”圭表不只是计时器,还是重要的天文仪器。
日晷
日晷与圭表的计时原理相似,好像是圭表的“版本升级”,其同样是观测日影来计时的工具。日晷的结构类似陀螺,通常由铜制的指针和石制的圆盘组成。铜制的指针叫做晷针,垂直地穿过圆盘中心。因此,晷针又叫表,石制的圆盘叫做晷面,安放在石台上,呈南高北低,使晷面平行于天赤道面。想要正确的使用日晷,晷针摆放时,上端必须指向北天极,下端必须对准南天极。
位于北京故宫内的日晷 (维基图片)
在晷面的正反两面刻划出12个大格,每个大格代表一个时辰,也就是两个小时。当太阳光照在日晷上时,晷针的影子就会投向晷面,太阳由东向西移动,投向晷面的晷针影子也慢慢地由西向东移动。于是,移动着的晷针影子好像是现代钟表的指针,晷面则是钟表的表面,以此来显示时间。
《汉书》载“乃定东西,立晷仪,下漏刻,以追二十八宿相距于四方,举终以定朔晦分至,躔离弦望。”古人早将日晷、漏刻等工具共同使用以校准时间,辩定方位,观测天文。今天在故宫太和殿前斜立着的,就是清朝皇室所使用的日晷。
更香
更香又叫香篆,在电影或小说中,我们经常能看到用“一炷香”来代表时辰。它使用方便、价格便宜,而且不论是阴雨天还是夜间都可以使用,是古时最普遍的计时用品。
当然,更香的种类很多,制作者用木料捣成粉末,调为糊状,制成香盘,香盘往往被制成“福”、“寿”等吉祥的字样的形状。
有的香可以燃烧一整天,价格也不超过三文钱,还有的甚至可以燃烧十几天。制作者在香上做上标记用以计时,也有在特定时刻处粘上金属珠,燃烧到此处时,小珠掉到铜盘上便会发出清脆的声响来报时。
对比起漏刻、圭表和日晷而言,香篆更易携带和使用,故而古人在行军、海运时,也常常使用更香来记录时间。
机械计时器
公元前117年,东汉的张衡制造了大型天文仪器——水运浑天仪,初步具备了机械性计时器的作用。而后历代都相继制作了附有计时装置的天文仪器,其中宋代苏颂制造的水运仪象台中的计时报时装置,更是其中的佼佼者。
水运仪象台很大,整个装置高度近10米,设上中下三层,水运仪象台的机械计时部分设在下层,它能按时刻使木偶出来击鼓报刻,摇铃报时,示牌报时,结构非常精巧。其内部的机械组件还共同构成了一个庞大的机械擒纵器,与现代钟表里的关键构件——锚状擒纵器的作用非常类似。
元代时,郭守敬将机械记时器从天文仪器中分离,制成机械水力计时器——灯漏。《元史》对大明殿灯漏有非常详细的记载:“灯漏之制,高丈有七尺,架以金为之。其曲梁之上,中设云珠,左日右月。云珠之下,复悬一珠。梁之两端,饰以龙首,张吻转目,可以审平水之缓急。中梁之上,有戏珠龙二,随珠俯仰,又可察准水之均调。凡此皆非徒设也。灯球杂以金宝为之,内分四层,上环布四神,旋当日月参辰之所在,左转日一周。次为龙虎鸟龟之象,各居其方,依刻跳跃,铙鸣以应于内。又次周分百刻,上列十二神,各执时牌,至其时,四门通报。又一人当门内,常以手指其刻数。下四隅,钟鼓钲铙各一人,一刻鸣钟,二刻鼓,三钲,四铙,初正皆如是。其机发隐于柜中,以水激之。”这种使用水为动力源的机械计时器的设计是如此精妙,令人叹为观止。
到元顺帝时,他命人制作的“宫漏”计时器的设计更为巧妙,“其精巧绝出,人谓前代所鲜有。”(《元史》)可惜的是,明太祖朱元璋称帝后,以此为“奇技淫巧”而下令销毁。
结语
除此之外,还有像唐代人发明的盂漏和辊弹、明初詹希元发明的五轮沙漏等计时工具各具巧思,这说明中国古代的科技水平非常之高,只是我们的古人更注重内心的修为,将重心放在了探求人体、生命和宇宙的奥秘之中,走了一条不一样的科学之路。
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现代钟表的祖先 – 唐代的水运浑天仪
浑天仪(浑象)是中国古人为演说浑象说而设计制造的模仿天体运行的一种天文仪器。水运浑天仪自张衡以后,三国时期的王蕃、葛衡、晋朝的陆绩,南朝的刘宋,梁朝的陶宏景,隋朝的耿询等都制造过。但从记载上看,都没有超过张衡的创造,直到唐代的高僧一行和梁令瓒创制的水运浑象才又有了新的发展。
公元721年,唐玄宗令一行主持修订新历法。为了给修订新历法创造物质条件,一行同当时著名的机械专家梁令瓒一起创制了新的水运浑天仪。
一行等制造的水运浑天仪类似于现代的天球仪。它不仅在球形的浑象上遍列各星宿和黄道、赤道,而且在浑象外安装两个圆环,上边各装一个球标,分别代表日、月。利用水力推动轮系,使浑象每昼夜自转一周。日标除每昼夜回转一周外,沿黄道还日行一度,三百六十五天沿黄道运行一周;月标在每昼夜回转一周的基础上,每二十七天沿白道移动一周;二十九天多,日、月相合一次。这种水运浑天仪很有规律地演示出日、月、星象的运转,比张衡的漏水转浑天仪更精巧、复杂。
另外水运浑天仪上还设有两个木人,用齿轮带动,一个每刻(古代把一昼夜分做一百刻)自动击鼓,一个每辰(合现在两小时)自动撞钟。一行等改进设计的水运浑天仪比西方1370年出现的威克钟早了六个世纪,称得上是现代钟表的祖先。
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