古代计时

在古代,为了适应生活和生产的需要,根据昼夜的交替,逐步形成各种计时的方法。

古代计时制度

中国的计时制度

(1)不等时法:上古时代,人们“日出而作,日入而息”,共同遵守大自然的规律,以日出、日入为作息的标准时间,就相当于把一天分为两部分,这是天然的不等时法。在殷墟出土的甲骨文中可以看到,对白昼各个不同时刻定有专门名称,例如旦、大采、大食、中日、昃、小食、小采、莫(暮)、夕等。后来,在夜间有五更五点计时法,即把一夜分为五更,每更分为五点,并形成敲梆报时的习惯。

(2)等时法:西周时代,为了计量时间,根据太阳的周日视运动,把一天分为十二个等长的时段,用子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、 酉、 戌、亥十二支来表示。另一种等时制是把一天均分为一百等分,即百刻制,这是中国古代特有的计时法,其产生年代尚无定论,但关于百刻计时的资料,既有文字记载,也有出土文物印证。东汉许慎在《说文解字》中就指出“昼夜百刻”,东汉马融注解《尧典》时说:“古制刻漏昼长六十刻,夜短四十刻;昼短四十刻,夜长六十刻;昼中五十刻,夜亦五十刻”。这里所讲古制,当指春秋战国时代或更早。汉以后历代都将十二辰和百刻配合使用。但一百和十二不可通约,因此,各个朝代的配合方案常有改变。

古埃及、巴比伦的计时制度

(1)不等时法:早在公元前3000年,古埃及人把昼夜各分为12时。他们以日出为昼始,正午为昼6时;日没为夜始,子夜为夜6时。因为一年四季昼夜长短不等,不同季节每小时的实际长度也是不相等的。这种计时法传至欧洲,一直使用到公元十四世纪(见埃及古代天文学)。

(2)等时法:公元前八世纪,为了满足天文学的需要,古代巴比伦人制定了等时法。他们把一天分为24个等长的时段,即24时制。等时制后来由喜帕恰斯和托勒密继承下来,并规定以正午作为一天的开始。这种计时法常应用于天文学,也称“天文时”。由于它对日常生活不太方便,从1925年起改为以子夜为一天的开始。

古代守时工具

其发展大致经过三个阶段:

流量计

最古老的守时工具无疑是泄水型漏壶。后来有以沙代水的沙漏,有以油灯耗油量多少来计时的灯钟,也有燃香的香篆钟(香火在金属盒内沿篆字式的沟槽蜿蜒前进)等等。中国现存最古的漏壶是西汉时代的。世界上现存最古的滴漏是公元前十四世纪的埃及水钟。

埃及水钟 机械钟

中国汉代天文学家张衡作水运浑象(见漏水转浑天仪),能显示恒星出没、中天等天象,与室外天象完全相符。这是世界上最早的水力推动的机械钟。唐代天文仪器制造家梁令瓒所制的水运浑象,除能符合天象外,另立两个木人每刻自动击鼓,每辰自动击钟。这是张衡水运浑象的改良型机械钟。宋元祐年间,苏颂和韩公廉等共同创造水运仪象台。元代有郭守敬制的大明殿灯漏。明代詹希元造五轮沙漏。这些机械钟具有完整的齿轮系、凸轮和擒纵机构。欧洲的机械钟开始于十四世纪,此后盛行了约四百年。

兴平西汉刻漏(1958年出土) 摆钟

1582年,伽利略发现了摆的等时性。1656~1657年,荷兰惠更斯把摆引入机械钟,从而创立了摆钟。1673年,惠更斯采用摆轮-油丝系统,造出一种便于携带的钟表。1735年,英国哈里森首次制造出航海钟,解决了当时资本主义发展中急待解决的航海定位问题。1896年,法国吉尧姆研制低膨胀系数的合金钢,造出精度极高的天文摆钟。如果把钟装入真空的玻璃罩内,存放在地下室,保持恒温,即为天文摆钟,每天的误差不超过千分之几秒(见天文时计)。

古代测时工具

杆影测时

古人很早就知道,直立的标杆影长不断地随太阳在天上的位置的不同而变化。看杆影比直接观测太阳要方便,但测时结果是不等时的。《史记·司马穰苴列传》中就有春秋时代“立表下漏”测时的记载。用杆影测时法测定中午的时刻精度很高,是中国古代用来校正漏壶计时的主要方法之一。

日晷

在西汉时,中国就已使用日晷测时,中国通用的是赤道式日晷。它是根据针影的方向来测量真太阳所转过的角度。晷盘的刻度分成子、 丑、 寅、卯……,或分为100刻。北京故宫交泰殿前陈列有赤道式日晷。

北京故宫赤道式日晷

古代授时

中国古代许多城市建有钟楼和鼓楼,靠击钟敲鼓向居民报告时间。在夜晚广泛流行的是打梆报时,用间断的梆声告诉人们更点。西方的教堂也有敲钟报时的制度。后来,也有用放午炮报时的。

参考书目
  1. 约瑟著:《中国科学技术史》,科学出版社,北京,1975。(J.Needham, Science and Civilization in China,Cambridge Univ. Press, Cambridge, 1959.)
  2. 時研究会编:《時の科学》,コロナ社,東京,1966。