中國計量學(xué)院　張秋實(shí) 夏哲雷 許華

　　我們通常所說(shuō)的“時(shí)間”包括“時(shí)刻”和“時(shí)間間隔”雙重概念。而時(shí)刻的“刻”用來(lái)表示時(shí)間就涉及中國古代滴水計時(shí)的文化史實(shí)。古代有一種計時(shí)器稱(chēng)為“漏刻”，“漏”是指計時(shí)用的漏壺，“刻”是指劃分一天的時(shí)間計量單位，漏壺計時(shí)一晝夜共一百刻，“刻”就是在這種文化事實(shí)中具備了表現時(shí)間的職能的。時(shí)間計量的實(shí)質(zhì)就是通過(guò)尋找一種運動(dòng)過(guò)程來(lái)度量別的運動(dòng)的進(jìn)程和快慢的標準，這種標準運動(dòng)過(guò)程必須是非常均勻和持續不斷的，例如均勻滴下的水滴、緩慢燃燒的香等，都可被用作計量時(shí)間的標準運動(dòng)過(guò)程。

　　漏刻計時(shí)的基本原理，是利用均勻水流導致的水位變化來(lái)顯示時(shí)間。從現代計時(shí)科學(xué)的角度來(lái)看，漏刻計時(shí)的實(shí)質(zhì)是測量時(shí)間間隔。漏刻不是通過(guò)觀(guān)測太陽(yáng)或其他天體在空中的位置來(lái)計時(shí)的，它需要依賴(lài)其他天文計時(shí)手段為之提供計時(shí)起點(diǎn)，以便使其所顯示的時(shí)間與天文計時(shí)結果相一致。當漏刻通過(guò)與天文計時(shí)結果的比對，確定自己的計時(shí)起點(diǎn)和單位后，就可以周而復始、連續計時(shí)了。這就好比現代生活中的鐘表。漏刻的出現，使人們不需要頻繁觀(guān)測天文就可以隨時(shí)知道當時(shí)的時(shí)刻。它使中國古代時(shí)間計量減少了對自然條件的依賴(lài)，是古人在探索時(shí)間計量方式上的一大進(jìn)步。

　　漏刻在中國起源很早?！端鍟?shū) 天文志》說(shuō)：“昔黃帝創(chuàng )觀(guān)漏水，制器取則，以分晝夜。”書(shū)中認為漏刻是黃帝觀(guān)察到容器漏水，從中受到啟發(fā)而發(fā)明的。早在新石器時(shí)代，人們就已經(jīng)能夠制作陶器，陶器在使用中難免會(huì )出現殘漏，導致水的流失，水的流失需要時(shí)間，這種現象給人以啟發(fā)，用水量變化來(lái)表示時(shí)間的流逝，由此就逐漸導致了漏刻的產(chǎn)生。中國南北朝時(shí)期有本書(shū)叫《漏刻經(jīng)》，上面說(shuō)：“漏刻之作，蓋挈于軒轅之日，宣乎夏商之代。”意思是說(shuō)漏刻起源于黃帝時(shí)代，夏商時(shí)期得到了很大的發(fā)展。歷代漏刻計時(shí)所使用的百刻制，據推測最早就是商代制定的，所以古人有時(shí)候又把“刻”稱(chēng)為“商”，這是商代漏刻得到發(fā)展的有力證據。進(jìn)入周朝以后，漏刻的地位進(jìn)一步提高，朝廷中設有專(zhuān)門(mén)負責漏壺計時(shí)的官吏，稱(chēng)為“挈壺氏”。以后歷代都有專(zhuān)門(mén)管理漏刻的機構和人員，制度越來(lái)越完善。

　　最初的漏壺是單只的，壺的底部開(kāi)一小口，壺中放一刻有刻度的木桿，觀(guān)察水位退到哪一刻度，就能知道是什么時(shí)間了。由于早期漏壺的使用大多與軍事有關(guān)，所以這種木桿被稱(chēng)為箭桿，這種方法又稱(chēng)為“淹箭法”。為了便于計時(shí)，隨時(shí)知道漏壺中水的多少，人們在壺中放一木塊（稱(chēng)為箭舟），將箭插在箭舟上，箭桿上刻有時(shí)間線(xiàn)，當壺中水滿(mǎn)時(shí)，箭桿靠木塊的浮力升得很高，隨著(zhù)水的流失，箭舟往下沉，箭桿也隨之下降，通過(guò)觀(guān)察刻度線(xiàn)，就可以讀出什么時(shí)間了，這種方法又稱(chēng)為“沉箭法”。

　　沉箭漏壺的計時(shí)精度比淹箭漏壺稍高，但也不夠準確，原因在于水的流速與壺中水位高低有關(guān)，水位高時(shí)，水的流速就快，隨著(zhù)水的流出，壺內水位也就逐漸下降，水的流速也就慢了下來(lái)，因此木箭下降的速度是不均勻的，即沉箭漏壺在使用過(guò)程中其計時(shí)精度會(huì )越來(lái)越低，為了提高漏壺的計時(shí)精度，聰明的古人又發(fā)現了新的計時(shí)方法——浮箭法。

　　最早的浮箭漏壺是單級的，它是由兩只漏壺組成，一只是供水壺，另一只是受水壺，受水壺中放箭尺，通常稱(chēng)為箭壺。由于泄水壺的水不斷地注入箭壺，木箭上的時(shí)刻標記就不斷地從壺中顯露出來(lái)，人們就可以知道當時(shí)的時(shí)刻了，這就是單級浮箭壺。

　　單級浮箭漏只有一只泄水壺（供水壺），由于人工往供水壺里加水有一定的時(shí)間間隔，加水前后水位有一定的變化，導致流往箭壺的水流量不穩定，因而計時(shí)誤差相對較大。要解決這一問(wèn)題，可以把木箭上的時(shí)刻標志做成不均勻的，但這又需要有其他高精度計時(shí)儀器的校驗，在漢代，要做到這一點(diǎn)，并不容易。另一種方法，是不斷給泄水壺添水，使其水位能大致保持在某一高度，以此減少其排水速度的變化。經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐，人們在泄水壺和受水壺之間再加一只補償壺，使補償壺在向受水壺供水的同時(shí)，又不斷得到泄水壺流進(jìn)來(lái)的水的補充，從而使補償壺的水位保持相對穩定，這就是二級補償浮箭漏壺。

　　東漢著(zhù)名科學(xué)家張衡（公元78~139年）曾經(jīng)這樣描寫(xiě)當時(shí)二級漏壺的使用情況：“以銅為器，再疊差置，實(shí)以清水，下各開(kāi)孔。以玉虬吐漏水入兩壺，左為夜，右為晝”（唐代徐堅《初學(xué)記》）這段話(huà)表明，這套漏壺用銅制成，有兩個(gè)泄水壺，它們分別在底部開(kāi)口，第一個(gè)泄水壺流出來(lái)的水流入第二個(gè)泄水壺，第二個(gè)泄水壺再排給受水壺。所謂“再疊差置”，是指兩個(gè)漏壺，像臺階一樣重疊錯開(kāi)放置。玉虬就是用玉做的排水管，管的出口處雕刻成龍首形狀，泄水壺的水通過(guò)玉虬排出。由于晝夜長(cháng)短不一，可以讓受水壺也有兩套，分別在白晝和黑夜使用。由此可知，二級漏壺至遲在東漢就已經(jīng)發(fā)明了。

　　二級漏壺可以大幅度提高漏刻計時(shí)精度，于是就出現了有三只泄水壺連用的漏刻。晉代孫綽的《漏 銘》最早記載了三級漏壺的存在，孫綽寫(xiě)道：“累筒三階，積水成淵，器滿(mǎn)則盈，承虛赴下。”所謂“累筒三階”，就是指的三只連用的圓形泄水壺。到了唐代，呂才又將連用的泄水壺數增加到四個(gè)，從而導致了四級漏壺的誕生。楊甲的《六經(jīng)圖》，也記載了呂才漏壺。

　　古人為了提高計量精度，除了增加漏壺的級數外，還有一項重要的改進(jìn)，那就是分水壺的發(fā)明。第一個(gè)使用分水壺的是宋代的燕肅。他在公元1030年制造的“蓮花漏”中首次使用了減水盎，其下匱有一個(gè)分水孔，當下匱中的水面超過(guò)分水孔時(shí)，水就會(huì )通過(guò)竹注筒流到減水盎中去，這樣，只要上匱注入下匱的水量稍大于下匱流出的水量，就可以保持下匱水面的穩定性。這個(gè)減水盎其實(shí)就是后來(lái)的分水壺。分水壺的出現，從根本上解決了漏壺的水面穩定性問(wèn)題。

　　現陳列在故宮博物院交泰殿中的銅壺滴漏，是乾隆十年（1745年）制造的，這是中國保存至今仍然完好的漏壺。漏壺全都用精銅制造，每個(gè)漏水的小管子都雕刻成龍頭形狀，水從龍口流出，最上層的漏壺置于樓閣形建筑的上層，旁邊有樓梯可以上下，樓閣建筑與宮殿結構相同，做工雕刻極為精細，平水壺面鐫有乾隆皇帝的御制銘文。

　　漏刻作為是中國古代主要的計時(shí)儀器歷幾千年而不衰，并不斷得到發(fā)展，與中華民族的傳統意識有著(zhù)密切關(guān)系。在我國古代統治者的意識中，計時(shí)是國家機構正常運轉的主要標志。敬天是中國政治的根本，只有敬天才能夠深知天意，傳達天意，而掌握了時(shí)間就能順天意行事，使自己的政治權力不被喪失。正所謂“漏壺之制，原于上古，圣人掌之有司。所以敬天時(shí)、重人事，其所關(guān)也大矣”。（周琰《重鑄漏壺銘序》）。因此，歷代統治者都對計時(shí)儀器十分看重。