計(jì)時(shí)工具

有了計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，古人都發(fā)明了哪些計(jì)時(shí)器呢？

登封“天地之中”歷史建筑群里的日晷。新華社記者 朱祥 攝

在《長(zhǎng)安十二時(shí)辰》片頭里出現(xiàn)的日晷可以說(shuō)是中國(guó)乃至世界范圍內(nèi)歷史最悠久的計(jì)時(shí)工具。其原理就是利用太陽(yáng)的投影方向來(lái)測(cè)定并劃分時(shí)刻，通常由晷針和晷面組成。利用日晷計(jì)時(shí)的方法是人類(lèi)在天文計(jì)時(shí)領(lǐng)域的重大發(fā)明。

另外一種古老的計(jì)時(shí)工具是圭表。作為度量日影長(zhǎng)度的一種天文儀器，圭表由“圭”和“表”兩個(gè)部件組成。直立于平地上測(cè)日影的標(biāo)桿和石柱，叫作表；正南正北方向平放的測(cè)定表影長(zhǎng)度的刻板，叫作圭。圭表測(cè)定正午的日影長(zhǎng)度以定節(jié)令，定回歸年或陽(yáng)歷年。在很長(zhǎng)一段歷史時(shí)期內(nèi)，中國(guó)所測(cè)定的回歸年數(shù)值的準(zhǔn)確度居世界第一。

日晷和圭表都是用太陽(yáng)的影子計(jì)算時(shí)間的，一旦遇到陰雨天或黑夜便失去作用了，于是一種白天黑夜都能計(jì)時(shí)的水鐘便應(yīng)運(yùn)而生，這就是上文提到的漏刻。漏刻是以壺盛水，利用水均衡滴漏原理，觀測(cè)壺中刻箭上顯示的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算時(shí)間。

水運(yùn)儀象臺(tái)

北宋蘇頌、韓公廉等人還發(fā)明了水運(yùn)儀象臺(tái)。水運(yùn)儀象臺(tái)是一個(gè)類(lèi)似于天文臺(tái)的裝置，高約12米，寬7米，上下分三層；上層是渾天儀（天體測(cè)量之用），中層是渾象儀（天體運(yùn)行演示），下層是司辰（自動(dòng)報(bào)時(shí)器），全程用水力推動(dòng)，可精確報(bào)時(shí)。英國(guó)的科技史學(xué)家李約瑟曾表示，這是歐洲天文鐘的祖先。

大明殿燈漏。中新社發(fā) 翟羽佳 攝

至元明之時(shí)，計(jì)時(shí)工具擺脫了天文儀器的結(jié)構(gòu)形式，得到了突破性的新發(fā)展。元代科學(xué)家郭守敬曾創(chuàng)制了大明殿燈漏，采用機(jī)械結(jié)構(gòu)，并增添盤(pán)、針來(lái)指示時(shí)間，其機(jī)械的先進(jìn)性便明顯地顯示出來(lái)，時(shí)間性益見(jiàn)準(zhǔn)確。大明燈漏是利用水力驅(qū)動(dòng)，通過(guò)齒輪系及相當(dāng)復(fù)雜的凸輪機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)木偶進(jìn)行“一刻鳴鐘、二刻鼓、三鉦、四鐃”的自動(dòng)報(bào)時(shí)器。

值得一提的是，用燃香計(jì)時(shí)的方法在古代亦不少見(jiàn)。大的盤(pán)香幾公尺長(zhǎng)，可以燃燒幾個(gè)月。如在盤(pán)香的特定位置上再裝上幾個(gè)金屬球，盤(pán)香下面放一個(gè)金屬盤(pán)，當(dāng)燃燒到某一特定的部位時(shí)，金屬球落在金屬盤(pán)里，發(fā)出清脆的響聲，這就構(gòu)成了“火鬧鐘”。

據(jù)宋代學(xué)者薛季宣著書(shū)記載，12世紀(jì)中葉在中國(guó)曾流行“香篆鐘”。在《狄仁杰斷案?jìng)髌妗分校灿浭隽颂拼鷮m廷內(nèi)用香篆鐘計(jì)時(shí)的情形：香篆鐘為梅花形黃銅盤(pán)子，盤(pán)內(nèi)有梅花五瓣，每瓣梅花各繚繞一圈盤(pán)香，焚熏后，根據(jù)盤(pán)香的燒沒(méi)程度來(lái)計(jì)時(shí)，時(shí)人謂之“五孕祥云”。

燃香計(jì)時(shí)法延續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，一直到元代，郭守敬還制造過(guò)蓮花漏等燃香計(jì)時(shí)的工具。但這種方法的計(jì)時(shí)精度確實(shí)有限，因?yàn)槿紵俣瓤偸侨Q于燃燒條件（環(huán)境干濕、風(fēng)力大小等），至于制造成完全相同的蠟燭、盤(pán)香更是不可能的事，而且火鐘還需要人們定期看管。所以用燃香來(lái)計(jì)時(shí)，局限性仍然太大。