國家博物館、北京市藝術(shù)博物館、江蘇省揚州市博物館各收藏有一件卡尺。前兩件為傳世品，上面都刻有“始建國元年正月癸酉朔日制”，始建國元年即公元九年。1977年在一次學(xué)術(shù)討論會(huì )上，專(zhuān)家們對國家博物館所藏這支卡尺的真偽存在不同看法。有幸的是1992年5月，在距離揚州市西北8公里外邗(han)江縣東漢早期墓葬中，出土了一件銅卡尺。雖然出土時(shí)，表面銹蝕，是否有刻文，已無(wú)法辨識，但對漢代曾有過(guò)這類(lèi)帶有卡爪的專(zhuān)用測長(cháng)工具——卡尺，就無(wú)需爭辯了。

卡尺的浮現

卡尺最晚在王莽時(shí)期已經(jīng)在生產(chǎn)實(shí)踐中比較廣泛使用了，發(fā)明時(shí)間距今已達2000年以上，但是從目前所能查找的文獻來(lái)看，清代以前對這種專(zhuān)用的測量工具卻沒(méi)有任何記載，因此它的發(fā)展歷史、使用范圍、使用方法均已失傳。當吳重熹(同治元年舉人，曾任江西巡撫)于光緒十八年(1892)看到這件銘刻新莽年號、上有魚(yú)鱗紋、奇形怪狀的器物時(shí)，不知為何物。他在拓片上寫(xiě)下了兩行題跋:“始建國銅器，有關(guān)牡，可開(kāi)闔，其魚(yú)鑰乎？……”。竟誤把它當做一把大鑰匙了。

同類(lèi)器物也被吳大澂收集到。吳大澂是同治十年(1871)進(jìn)士，曾任廣東、湖南等地巡撫。他還是一位金石文字學(xué)家，又擅長(cháng)書(shū)法、繪畫(huà)?？杏诠饩w二十年(1894)的《權衡度量實(shí)驗考》，就是由他親筆書(shū)寫(xiě)和繪圖的。這本書(shū)是吳大澂根據當時(shí)出土的玉器、錢(qián)幣，對照先秦古籍，考校古代禮制與度量關(guān)系的專(zhuān)著(zhù)，書(shū)中也收錄了一支卡尺，定名為“王莽銅尺”。他說(shuō):這支尺是近幾年在山左(舊時(shí)對山東省的別稱(chēng))出土。正面上下共六寸，其中四寸刻有分，旁附一支尺，作丁字形，可上下滑動(dòng)，共刻五寸，無(wú)分刻，有一環(huán)，可系繩。背面刻篆文年月一行，從所繪圖可看到，即“始建國元年正月癸酉朔日制”。吳大澂在度量衡方面的知識遠遠超過(guò)了吳重熹，他根據上面有刻度而把它定名為“王莽銅尺”。但是在當時(shí)歷史條件下，吳大澂也無(wú)法認識這種測長(cháng)工具的特殊用途，更無(wú)法把它定名為卡尺。

此外，羅振玉、柯昌濟、容庚、劉體智等在他們的金石學(xué)專(zhuān)著(zhù)中也都錄有王莽卡尺。據目前所知，不算轉錄、重復的，至少也有5支。說(shuō)明在清末不同時(shí)期、不同地點(diǎn)屢有類(lèi)似的卡尺發(fā)現，而金石學(xué)家們都不知道這件器物的用途和它所包含的科學(xué)價(jià)值，大多把它看成一支王莽時(shí)期的尺。今國家博物館、北京市藝術(shù)博物館所藏的兩支卡尺，是否就是清末各家著(zhù)錄中的兩支，已經(jīng)很難考證了。
    

新莽時(shí)期的測長(cháng)工具——卡尺

    《漢書(shū)·律歷志》中有關(guān)長(cháng)度部分，只提到分、寸、尺、丈、引5個(gè)單位和進(jìn)位關(guān)系。其中對“丈”作了專(zhuān)門(mén)的描述:“其法用銅，高一寸、廣二寸、長(cháng)一丈，而分、寸、尺、丈存焉?！边@支銅丈1927年與新莽銅環(huán)權、銅衡桿同時(shí)出土，上面還刻有新莽81字詔文。銅丈未刻尺、寸線(xiàn)紋分度，出土時(shí)由于折斷、彎曲而未得到應有的重視。后來(lái)與《漢書(shū)·律歷志》相對照，才發(fā)現它與新莽銅嘉量分別為長(cháng)度與容量的標準器，銅丈作用相當于近現代的端度尺。因為卡尺不屬于標準器而是實(shí)用器，故《漢書(shū)·律歷志》中沒(méi)有提到，但是從新嘉量和銅丈這類(lèi)標準器的制作，以及對度量衡器超前的設計思想與高精度的制造技術(shù)方面，完全可以相信，當時(shí)有能力設計出如卡尺一類(lèi)的專(zhuān)用測長(cháng)工具。

　　在我國的漢代，科學(xué)技術(shù)已相當發(fā)達，發(fā)明了許多領(lǐng)先世界先進(jìn)水平的器具和儀器，如大型的天文儀、龍骨水車(chē)、繩輪傳動(dòng)紡車(chē)等，這些機械設備中都有很多圓形或圓軸類(lèi)的零件。用卡尺來(lái)測量這類(lèi)工件，既方便又準確，大大提高了生產(chǎn)效率。王莽卡尺的發(fā)現、東漢卡尺的出土，說(shuō)明距今2000多年前的西漢末年，我國的測長(cháng)工具，已從一支直尺發(fā)展到能制造出既可以測量圓球體的直徑，又便于測量深度、厚度多種用途的專(zhuān)用測長(cháng)工具——卡尺。
    

新莽卡尺與游標卡尺

游標卡尺是適應現代工業(yè)需要而發(fā)明的高精度測長(cháng)工具。早于游標卡尺1000多年的新莽卡尺，制造和測量準確度是無(wú)法與之相比的，我們只是從它的設計思想和應用方面作一些探討，證明新莽卡尺確實(shí)在古代度量衡史上是一個(gè)值得關(guān)注的先進(jìn)測長(cháng)工具。漢代卡尺與現代游標卡尺有哪些相同與不同之處呢？?jì)H從外形上看，二者極為相似，主要都是由有卡爪、有刻線(xiàn)的固定尺和另外一支活動(dòng)尺兩部分組成。不同之處在刻線(xiàn)上，漢代卡尺在固定尺上有分、寸刻度，活動(dòng)尺上只刻寸，這樣用它來(lái)對準主尺上的分度線(xiàn)則更清晰。而現代游標卡尺是運用了游標讀數原理，刻線(xiàn)更精細，測量數據更精準。

中國古代卡尺與近現代游標卡尺相比，除了刻線(xiàn)準確度不高，不具游標讀數外，幾乎沒(méi)有其他本質(zhì)上的區別。中國的刻線(xiàn)卡尺在什么情況下，由誰(shuí)發(fā)明制造的？史書(shū)缺乏記載，我們目前也無(wú)法知道。那么我們借助其他國家卡尺的發(fā)展史，來(lái)看看卡尺特殊用途和它的演進(jìn)過(guò)程。

在新莽卡尺后又過(guò)了1000多年，歐洲出現了一種“卡鉗尺”，“卡鉗尺”僅由主尺和帶有可活動(dòng)的尺套兩部分組成，主尺上有刻線(xiàn)，可在活動(dòng)套中滑動(dòng)，當主尺的卡爪和活動(dòng)套的卡爪夾住被測工件時(shí)，便可以在套口讀取測量值。新莽卡尺無(wú)論在器形上還是讀數方法上，都遠比西方的“卡鉗尺”更接近現代的游標卡尺，而卡鉗尺則要原始和簡(jiǎn)單得多。那么，游標卡尺是什么時(shí)期出現，由誰(shuí)發(fā)明的呢？據《簡(jiǎn)明不列顛百科全書(shū)》介紹: 由法國數學(xué)家韋尼埃(Vernier，Pierre約公元1580～1637)于1631年發(fā)明的。

關(guān)于游標卡尺的發(fā)明還有另一種說(shuō)法，即發(fā)明了游標讀數原理，并不能證明已經(jīng)制造出游標卡尺了。因為游標卡尺對于刻線(xiàn)精密度有極高的要求，手工刻線(xiàn)絕對達不到設計的要求，這種極精密的刻度，即使在一般的機械儀器上也無(wú)法實(shí)現。19世紀中葉，機械工業(yè)在英美等國家有了迅猛發(fā)展，對機械零件的準確度要求越來(lái)越高，必然會(huì )對測量工具提出更高的要求。美國優(yōu)秀的機械工程師布朗·夏普，為了要生產(chǎn)一批高精度的刻線(xiàn)尺而反復研究、反復試驗，終于發(fā)明了一臺“自動(dòng)刻線(xiàn)儀”，這臺儀器上還有專(zhuān)門(mén)的刻線(xiàn)校準及補償裝置，大大提高了刻線(xiàn)的精密度，從而為生產(chǎn)游標卡尺提供了必要的技術(shù)條件。1851年，布朗·夏普又將游標讀數原理運用到實(shí)踐中，創(chuàng )造性地設計制造了第一批游標卡尺，共4把。經(jīng)過(guò)檢測，這4把游標卡尺測量范圍在0～4英寸，準確度為0.001英寸(0.025毫米)，達到了預期的設計效果。自從第一批游標卡尺制造成功后，這種先進(jìn)的測長(cháng)工具傳播到世界各地，不到兩年，全美以及德國、英國、法國、荷蘭等先后普遍用上了這種先進(jìn)的測長(cháng)工具。同時(shí)，游標卡尺的制造技術(shù)也逐步提高、迅速發(fā)展，很快成為通用的測量長(cháng)度的工具了。

從上述西方游標卡尺的發(fā)展史中，大致可以了解游標卡尺的發(fā)明決非一蹴而就，是經(jīng)過(guò)數代人、幾百年的努力，最后才得以成功。再回過(guò)頭來(lái)與新莽卡尺作一比較，幸好卡尺上還留下了“始建國元年朔日”，讓我們得以知道它的制造年代。而它是在什么歷史條件下，由誰(shuí)發(fā)明創(chuàng )造的？其使用和流傳的時(shí)代，傳承關(guān)系，又為何失傳了？這些都已無(wú)法考證了。今天，我們將中國公元九年制造的卡尺，與距它一千七八百年后的現代游標卡尺，從器形和使用方法上作比較，便可以看到中國古代工匠的智慧和當時(shí)手工業(yè)的發(fā)達?？上е袊糯倪@項發(fā)明被深深地埋葬了一兩千年。

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