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古代计时器

来源:不详       更新时间:2013-1-24 14:12:51
 
    齐景公(公元前547~前490年在位)与燕国交战,连年失利。有人推荐司马穰苴,认为他文能团结大众,武能统帅全军,于是齐景公便任命他为将军。司马穰苴接受任命后,与监军、庄贾约定:明日中午到军营受命。庄贾走后他立即驰马到了军营,“立表下漏,待贾”。在地上竖起一根杆子,观看太阳的影子,把漏壶装上水开始起漏。到了第二大中午,影子到了正北方,漏壶也指示中午到了,庄贾却还没有来到。穰苴“仆表、决漏”宣布了庄贾的迟到。原来他在家里与亲朋家属饮酒话别,长途相送,弄到夕阳西下才到。穰苴以军法为重,判斩庄贾,贾驰书齐景公求救,待景公赦免庄贾的命令来到时,庄贾早被斩首示众了。
  
  《史记》上记载的这一段故事是有关漏刻与圭表联用的实际记录。圭表能测定正午时刻,用它来校准漏壶,这在汉代肯定是广为应用的方法。1965年在江苏仪征东汉墓里出土了小型的活动圭表,可见在汉代圭表和漏壶都是比较流行的。以圭表来校准漏壶就如今天收音机里的时号对表,古代看来是这样办的。
  
  剩下的另一个问题——漏水不均怎么办?为了要使漏水均匀,必须使漏壶里水位保持不变,最初的办法是增加漏壶的个数。东汉著名科学家张衡(公元78~139年)写的《漏水转浑天仪注》中记道:“以铜为器,再叠差置,实以清水,下各开孔,以玉虬吐漏水入两壶。”这里指出是用两个壶联合使用。后来向多级发展,晋孙绰《漏刻铭》:“累筒三阶,积水成渊,乘虚赴下”,则已是三个壶的漏壶组了。唐代吕才的漏壶采用四级补偿,使最后泄水壶的水位尽量保持稳定,进一步提高了精确度。
  
  多级补偿是用两个以上漏壶,自上而下放置,使最上一个壶中的水流入第二壶,再由第二壶流入第三壶……,由最后一壶(称泄水壶)流入箭壶,箭壶中的水连同浮舟慢慢升起。由于得到上面几级漏壶的补偿,最后一级壶中的水位可大体保持稳定不变,这就基本达到了漏水速度均匀的效果。
  
  问题似乎都解决了,其实并未满意的解决,漏壶的数量不能无限地增加,水位也不是完全稳定,于是还有继续改进的必要。社会的需要促使人们去思考,用什么办法能使出水壶里的水位保持不稳定而又简便可行?漏壶精确度的提高关键就在此举了!
  
  据史籍记载,这一项改革完成了宋代景祜年间。1036年司天监再次考定漏壶的精确度,人们提出:关键是漏水不均匀的问题,这可以采用1030年燕肃的一项发明,用加一个平水壶的办法来解决。所谓平水壶,就是使水位保持平衡的壶。说起来很简单:在一套漏壶的最下一级壶上再开一漏孔,但此孔开在壶上沿,只要从上面壶里漏下的水量比这一壶的漏量稍大,则总会有水从上孔中泄出,从而保持最下一壶的水位总在上沿漏孔的地方,这就达到目的了。
  
  平水壶的发明实际上就是上沿再开一孔的创造,这一孔之开可真解决了大问题,他使多少年来想解决的漏水不均匀问题宣告解决。
  
  故宫交泰殿里保存有一座清代漏壶,乾隆九年(1744年)制造,其中平水壶是一个重要部分。根据实验,一小时内流入受水壶的水量约为3.5千克,一天24小时约84千克,一天的误差约为十分钟左右。只要正午时根据日影来校准一下,连续使用时每天的时刻读数都可以准确到几分钟的程度,这对古代的日常应用来说已是足够的了。
  
  影响漏水不均匀的因素除此之外还有很多,当然都是较为次要的,但古人也已注意到了。例如温度的不同会影响水流速度。《周礼》一书中就提到
  
  “挈壶氏……以水火守之,分以日夜。”冬天要以火烧水,保持一定水温;宋代还有人提出以水银代水,以免冬天冻结;对漏壶用水也很注意,要选用无杂质的洁净泉水、井水等。此外,对漏壶的漏孔,历代也进行了很多研究改进。古代人民对漏壶的研究改进确是很深入细致的。

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