計時工具

有了計時標準，古人都發(fā)明了哪些計時器呢？

登封“天地之中”歷史建筑群里的日晷。新華社記者 朱祥 攝

在《長安十二時辰》片頭里出現(xiàn)的日晷可以說是中國乃至世界范圍內(nèi)歷史最悠久的計時工具。其原理就是利用太陽的投影方向來測定并劃分時刻，通常由晷針和晷面組成。利用日晷計時的方法是人類在天文計時領(lǐng)域的重大發(fā)明。

另外一種古老的計時工具是圭表。作為度量日影長度的一種天文儀器，圭表由“圭”和“表”兩個部件組成。直立于平地上測日影的標桿和石柱，叫作表；正南正北方向平放的測定表影長度的刻板，叫作圭。圭表測定正午的日影長度以定節(jié)令，定回歸年或陽歷年。在很長一段歷史時期內(nèi)，中國所測定的回歸年數(shù)值的準確度居世界第一。

日晷和圭表都是用太陽的影子計算時間的，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時的水鐘便應(yīng)運而生，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，觀測壺中刻箭上顯示的數(shù)據(jù)來計算時間。

水運儀象臺

北宋蘇頌、韓公廉等人還發(fā)明了水運儀象臺。水運儀象臺是一個類似于天文臺的裝置，高約12米，寬7米，上下分三層；上層是渾天儀（天體測量之用），中層是渾象儀（天體運行演示），下層是司辰（自動報時器），全程用水力推動，可精確報時。英國的科技史學(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，計時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，采用機械結(jié)構(gòu)，并增添盤、針來指示時間，其機械的先進性便明顯地顯示出來，時間性益見準確。大明燈漏是利用水力驅(qū)動，通過齒輪系及相當復(fù)雜的凸輪機構(gòu)，帶動木偶進行“一刻鳴鐘、二刻鼓、三鉦、四鐃”的自動報時器。

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

據(jù)宋代學(xué)者薛季宣著書記載，12世紀中葉在中國曾流行“香篆鐘”。在《狄仁杰斷案傳奇》中，也記述了唐代宮廷內(nèi)用香篆鐘計時的情形：香篆鐘為梅花形黃銅盤子，盤內(nèi)有梅花五瓣，每瓣梅花各繚繞一圈盤香，焚熏后，根據(jù)盤香的燒沒程度來計時，時人謂之“五孕祥云”。

燃香計時法延續(xù)時間很長，一直到元代，郭守敬還制造過蓮花漏等燃香計時的工具。但這種方法的計時精度確實有限，因為燃燒速度總是取決于燃燒條件（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。所以用燃香來計時，局限性仍然太大。