古代科技

中国古人用什么计时?

位于北京故宫内的日晷。日晷是一种利用日影测量时间的仪器。(Shutterstock)

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(也称刻漏或漏壶)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‧天文志》)

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。

汉代嵌银车马纹漏壶。(国立故宫博物院提供)

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。在唐代骆宾王《骆丞集》中记载,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。

唐代吕才漏刻图。唐制有四匮:“一夜天池,二日天池,三平壶,四万分壶。又有水海,以水海浮箭,以四匮注水”,始自夜天池以入于日天池,自日天池以入于平壶,以次相注,入于水海,浮箭而上,每以箭浮为刻分也。图片出自《古今图书集成‧历象汇编‧历法典‧第九十九卷》。(公有领域)
宋代燕肃漏刻图(莲花漏)。宋制有“二匮二,渴乌一,石壶四十八箭,竹筒注一,铜节水小筒一,减水盎一,退水盆一。匮二”,漆木为之,深一尺二寸,径三尺二寸五分;壶以石为之,深二尺一寸五分,径一尺三寸二分,内围四尺一寸。渴乌二铜为之,上者长三尺二寸,受水口径三分,出水口一分半;下者长二尺八寸,受水口径二分,出水口一分。箭以漆桐为之,长四尺,径六分,重四两有半,刻莲花为首饰,上一尺六寸刻节候,中一尺五寸分二十五刻,每刻六分,下九分安在莲心。减水盎、竹注筒、铜节水小筒三物设在下匮之旁,以平水势。退水盆设于壶窍之下,以受退水。图片出自《古今图书集成‧历象汇编‧历法典‧第九十九卷》。(公有领域)

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。(公有领域)

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”(唐代诗人王贞白《白鹿洞诗二首》其一)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(日晷仪)与圭表的计时原理相似,好像是圭表的“升级版本”,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。想要正确地使用日晷,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。(Shutterstock)

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,判定方位,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。

篆香

篆香又叫香篆。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。

篆香的种类很多,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。

福庆篆香图,出自明代周嘉胄《香乘》。(公有领域)

有的篆香可以燃烧一整天,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(如百刻篆香),也有在特定时刻处黏上金属珠,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,篆香更易携带和使用,故而古人在行军、海运时,也常常使用篆香来记录时间。

百刻篆香图,出自明代周嘉胄《香乘》。(公有领域)

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。

宋代苏颂绘制的水运仪象台图。(公有领域)

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:“大明殿灯漏之制,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。

到了元顺帝,他制作的“宫漏”计时器,设计更为巧妙,“其精巧绝出,人谓前代所鲜有。”(《元史》)明太祖登基后,司天监将元顺帝所制的水晶宫刻漏进献给明太祖,这个水晶宫漏,“备极机巧,中设二木偶人,能按时自击钹鼓……”(《明史纪事本末》)

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。

——转自正见网(有删改)

责任编辑:李梅#