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》片頭里出現的日晷可以說是中國乃至世界范圍內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，中國所測定的回歸年數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據來計算時間。

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構形式，得到了突破性的新發(fā)展。元代科學家郭守敬曾創(chuàng)制了大明殿燈漏，采用機械結構，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動，通過齒輪系及相當復雜的凸輪機構，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，這就構成了“火鬧鐘”。

據宋代學者薛季宣著書記載，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用香篆鐘計時的情形：香篆鐘為梅花形黃銅盤子，盤內有梅花五瓣，每瓣梅花各繚繞一圈盤香，焚熏后，根據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。