汉代的计时器

来源:都市晨报  发布时间:2018-12-27

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各地出土的汉代计时用的漏壶

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江苏仪征出土的东汉“圭表”

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河南洛阳出土的“金村晷仪”

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多级漏壶的复原图

太阳东升西落、耕种变化、朝代记年等都遵循着时间的变化,计时的重要性是毋庸置疑的。从人类早期历史记载可以看出,天体变化产生了昼夜和四季,古人种植庄稼需按季收割,于是产生了日历……人们为了更好地掌握时间的度,于是各种不同的计时器就出现了。

计时的方法大都源于天文。古人很早就发现:各种天体运行都遵循一定的规律,它们在天空中位置的变化,实际上就意味着时间的变化。与人们日常生活密切相关的太阳,似较其他天体更便于观察。在先民看来,是太阳的运行导致了昼夜的周而复始,一昼与一夜便组成一天,每一天的时间长度不变,日中与日出、日落等则是明显的时间点。

古人对太阳视运动的观测历史十分悠久,在商代卜辞中,已有“日中”、“昃”等时称,并有关于分至(春分、秋分、夏至与冬至)的完整记录。应当都是通过对太阳及其投影的观测来实现的。

在汉简资料中,有大量记录时间的文字;在墓葬中,也出土了大量的计时器。下面,我们就主要地介绍几种汉代的计时工具。

“圭表”计时,看杆影长度定日期、季节

殷墟甲骨文中,有一个纪时的字——“督”,用为日中时分,其本意像手持木测度日影。这或可视作当时人们已具备与此相应的天文知识。

土圭就是一种古老的天文仪器。它是一种日钟,用来度量日影的长度。《周礼·考工记》:“土圭尺有五寸,以致日,以土地。”其使用方法是:在地面垂直立一根杆子 “表”, 杆子在日光照射下将杆影投到地面,土圭则用来度量地面上杆影的长度。在一天里,杆影最短时是日中;在一年里,日中之杆影最短日是夏至,最长日是冬至。土圭后与“表”结合在一起,演变成圭表。

江苏仪征的一座东汉墓出土过圭表。这件圭表青铜质,圭中有槽,槽中容表;一端有枢轴,便于启合,测影时可将表垂直立起。表的高度为19.2厘米,约合汉尺八寸。这是现存最早的圭表实物,其尺寸甚小,应是真实圭表的明器。

“日晷”计时,看日影位置定时刻

日晷也是一种计时器,又称晷仪。它与圭表的主要区别是:圭表用来测量日影的长度,以定时间、分季节,求得全年的日数,推算历法;日晷则用来观察日出、日落,以及通过测量日影的位置来指示当下的时刻。

“日晷”的本义是日影,后人所说的作为计时器的日晷,其实应称作“晷仪”。出土于洛阳金村的一件日晷,被称为“金村晷仪”,这件日晷的仪面上的文字都是汉篆,故推定其属于汉代。它是一块平整的石面,其中央刻绘出一个大圆,直径约汉尺1尺;将圆分为100等份,顺时针标出69个刻度,每个刻度各用一条直线引到圆心,另外 31 个刻度留白;圆心为一不穿透的小孔,用以立晷针。日晷上所标出的刻度,可用来测量白昼 (及与之邻近的昏旦)。而将整个圆分为 100 等份,则反映了当时所通行的“一日百刻”的时制。

日晷确实在某种程度上为人们提供了设立时间标准的条件。由于太阳在天空中的位置移动有一定规律,所以日晷测时也相对准确,这都是日晷的长处。但是,汉代日晷的计时单位都是“刻”,1刻大约合现在的14.4分钟,而没有更小的单位,不能作进一步的细密的计量。而且,日晷必须依赖日照,不能用于阴天和黑夜。所以,只用日晷来计时还不够,还需要其他种类的计时器来与之相配。比如,漏壶。有学者因日晷所指时刻很不精确,推测这些日晷只是漏壶的校准器。

“漏壶”计时,利用浮力准确计时刻

河北省博物馆收藏的西汉漏壶,是1968年河北满城陵山中山靖王刘胜墓出土的。这件器物通高22.5厘米,口径8.6厘米,深15.6厘米。圆筒形、有盖、平底、三蹄足。近底部伸出一细管状流口。平盖中有一长方孔,盖上作方形提梁,提梁中段亦开有长方孔与盖孔相对。估计相对的两孔是插刻箭的,刻箭已失,应属木或竹质,能随漏壶内盛水之盈减而浮降,从而指示时辰。

1958 年陕西兴平县城东门外出土的一件西汉漏壶,由茂陵博物馆收藏。这件漏壶通高32.3厘米,口径10.6厘米。直筒形,有盖,平底,三蹄足。提梁为扁平形,壶底部有旁出的漏嘴。平梁及盖有直对的长方孔,原有上露刻度的浮箭,今已失。壶身素面无纹。

内蒙古伊克昭盟文物站收藏的西汉漏壶,1976 年出土于内蒙古杭锦旗阿门其日格。这件漏壶通高47.8厘米,直径18.7厘米。圆筒形、有盖、三蹄足。盖上有双层提梁,盖和两层梁的中央有相对应的三长方孔,用以安插沉箭。近底处斜出圆形流管。内底上有铭文“千章”两字,壶身外面流管阴刻铭文“千章铜漏一重卅二斤河平二年四月造”十六字。河平二年,即公元前27年。在第二层梁的长方孔两端阴刻“中阳铜漏”四字。

由于是单壶,壶中水位在滴泄过程中会逐渐下降,从而导致流速不均,故应不等距地分划箭尺的刻度。越接近下端,刻度越疏;越接近上端,刻度越密,这样才能够表示相等的时间间隔。浮箭漏的出现晚于沉箭漏,而性能优于前者。它由供水的漏壶、受水并放置箭尺的箭壶两部分组成。使用时,漏壶的水通过流管不断泄入箭壶,箭尺便随箭壶水位的升高而逐渐上浮。由于箭尺不放在漏壶中,故可以采取措施来保持漏壶水位的稳定,从而导致流量的稳定。而箭尺的刻度也因此可以均匀分划,并实现无间断的长时段计时。

补偿式浮箭漏的出现更迟,结构也略复杂。它的漏壶有上下两级,当下级漏壶向箭壶供水时,上级漏壶则为下级漏壶补水,从而提高了漏壶水位的稳定度和计时的准确度。较高级的浮箭漏可以有数个补偿壶(包括漫流壶),多级供水,进一步保证流量的稳定。

传说刻漏是由黄帝发明的。《隋书》卷一九 《天文上》:“昔黄帝创观漏水,制器取则,以分昼夜。其后因以命官,《周礼》挈壶氏则其职也。当时并已注意到漏壶在冬季的防冻保温问题。“挈壶”、“悬壶”,说明这种漏壶是悬吊起来使用的,故其体积不会太大,有可能是一刻或数刻之漏,即每漏完一壶水,则时经一刻或数刻。

古代计时还有很多种方式

秦代用刻漏计时,在秦宫中有掌管刻漏的官员“率更”。《汉书》卷一九上《百官公卿表上》有这样的记载:詹事,秦官,掌皇后、太子家,有丞。属官有太子率更。”

在汉代文献中,有关刻漏的记载颇不少。比如,《汉书》卷九三《佞幸传》:“(董)贤传漏在殿下。”《东观汉记·樊梵传》:“为尚书郎,每当直事,常晨驻车待漏。”

刻漏在汉代有一个演进的过程。据研究,在汉武帝以前,人们所使用的刻漏是沉箭漏;约在汉武帝时,发明了浮箭漏;至迟在东汉初,发明了二级补偿式浮箭漏。前者为单壶,后两者为复壶。不过,在相当长的时期内,不同类型的漏刻是并存的。

除了前面介绍的几种计时器之外,中国历史上还先后出现过其他计时器。比如,晋代僧人惠远发明的“莲花漏”,北魏道士李兰发明的秤漏和“马上奔驰”漏,北宋燕肃发明的“莲花漏”,南宋的“漏盂”和“香篆”钟,以及元代的“灯漏”和“ 沙漏”等。

不难看出,中国汉代人的时间观念和计时方法,由天文逐渐发展到现实生活、由对太阳的观察计时发展到水钟计时,表现出汉代人的聪明才智。通过对古人计时器的研究,不但能够挖掘出古人探索自然的历程和追求,同时也可以促进现代的科技发展和激发探索自然奥秘的动力。


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