論中國古代計時器的發(fā)展與運用

葛芬

摘要：計時，使我們的各項活動有計劃性?，F(xiàn)代人計時，各式各樣的鐘表幾乎隨處可見。最常用的便是機械手表與手機，簡單快捷而又便利。隨著古代社會經濟文化與科學的發(fā)展，我們的祖先也不斷發(fā)明發(fā)展我們的計時設備?？偨Y生活中的經驗，創(chuàng)造并逐漸完善了圭表、日晷和銅壺滴漏等計時儀器，以及以驅動機械結構來計時的機械計時器。

關鍵詞：計時器；圭表；日晷；銅壺滴漏

一、引言

中國是世界上最先懂得計時的國家。古代人們最原始的方法便是通過每天觀察太陽、月亮的升起和運行，來分辨基本的時間以確定時間的早晚。對于時間的掌控使人們更加懂得規(guī)劃生活，也促進了社會經濟文化政治等各方面的發(fā)展。我國最早的計時儀器叫做“圭表”，圭表是利用太陽照射的形成陰影的長短來計算時間。之后出現(xiàn)了與其原理大致相同的利用太陽射影的方向來測量時間的儀器，稱為“日晷”。但是在陰雨天和夜間，這兩類計時器便失去了效用，于是又發(fā)明了漏壺和沙漏等計時儀器。后來，隨著社會經濟文化的發(fā)展，機械制造的不斷完善，還應用機械原理設計了計時器，如水運渾天儀等。

二、圭表

圭表是我國最古老的一種計時器（如圖1），很早以前，人們發(fā)現(xiàn)房屋、樹木等物在太陽光照射下會投出影子，這些影子的變化有一定的規(guī)律。于是便在平地上直立一根竿子或石柱來觀察影子的變化，這根立竿或立柱就叫做“表”；用一把尺子測量表影的長度和方向，則可知道時辰。后來，發(fā)現(xiàn)正午時的表影總是投向正北方向，就把石板制成的尺子平鋪在地面上，與立表垂直，尺子的一頭連著表基，另一頭則伸向正北方向，這把用石板制成的尺子叫“圭”。正午時表影投在石板上，古人就能直接讀出表影的長度值。

作為度量日影長度的一種天文儀器，圭表測定正午的日影長度以定節(jié)令，定回歸年或陽歷年。這樣，圭表不僅可以用來制定節(jié)令，而且還可以用來在歷書中排出未來的陽歷年以及二十四個節(jié)令的日期。

在現(xiàn)存的河南登封觀星臺上，40尺的高臺和128尺長的量天尺也是一個巨大的圭表。

三、日晷

日晷，本義是指太陽的影子，后來則指古代利用日影測得時刻的一種計時儀器（如圖2），又稱“日規(guī)”。現(xiàn)在，我們到北京故宮、沈陽故宮、承德避暑山莊等地旅游參觀時，還可以看到日晷的身影。仔細觀察日晷我們不難發(fā)現(xiàn)它通常由石制的圓盤和銅制的指針組成。那根斜放的銅制的指針叫做“晷針”，晷針垂直地穿過圓盤中心，起著圭表中立竿的作用，當太陽照射時，晷針會在圓盤上投下影子。石制的圓盤叫做“晷面”。日晷與我們現(xiàn)代的機械手表有許多相似之處，晷針的影子就像現(xiàn)代手表中的指針，晷面就像現(xiàn)代手表的表盤。

四、銅壺滴漏

由于圭表和日晷計時只能在晴天有太陽時使用，若遇到晨、昏、陰、晦、雨、雪天氣，便失去效用，因此便出現(xiàn)了銅壺滴漏。銅壺滴漏是我國占代利用水的流速來計量時間的一種儀器，它比圭表、日晷計時要先進、準確。圭表和日晷都是利用太陽照射的投影來計時的，所以受天氣的局限非常大，陰天和夜間就不能正常計時了。但是銅壺滴漏在日夜、陰、晴的天氣中都可以使用。漏刻的計時方法可分為兩類：泄水型和受水型。

我國使用漏刻計時的歷史很悠久，在北京故宮博物院的交泰殿中就有一座公元1745年制造的銅壺滴漏，保存完好。

五、機械計時器

隨著社會經濟的不斷發(fā)展人們發(fā)現(xiàn)單純利用水的流動來計時有很多不便，古代人民發(fā)現(xiàn)了可以通過水做動力，通過水來驅動機械結構從而達到計時的目的。最著名的便是東漢的張衡制造的大型天文計時儀器——水運渾天儀，水運渾天儀制作于西元前117年，初步具備了機械性計時器的作用。其主體是渾象，增設了地平環(huán)和子午環(huán)，采用齒輪系統(tǒng)，把渾象和漏壺連接起來，利用漏水的力量使儀器均勻轉動，把天空中日、月、星辰的周日運動演示出來。

六、運用和發(fā)展

中華上下五千年歷史的發(fā)展也是時空的發(fā)展，從人們開始懂得計算時間管理時間開始，生活就規(guī)整為有序的每一天每一個時辰，使我們的生活有計劃有規(guī)律?？梢允谷藗冋莆占竟?jié)和時間的變化，以制訂歷法，使人們知道有關時間的信息，來促進農業(yè)生產促進社會經濟的發(fā)展。

古代計時器從圭表到日晷到漏刻再到機械計時器的不斷發(fā)展，也見證了古代人民對于時間管理的不斷努力與發(fā)展。生活在現(xiàn)代的我們有各種各樣計時的工具，不再需要依靠天氣和日光照射也不再需要水的流速這樣復雜繁瑣的方式來計算時間。顯然這些古人留下的計時工具在當代生活中已失去實用價值，但蘊含在這些計時器背后的古人們的智慧以及對于時間的計劃和管理的精神在當代生活中仍然值得傳承與學習，只有學會管理時間才能管理人生。

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