漏刻
战国时期,齐景公任司马穰苴为帅,司马穰苴受命后,即与监军庄贾约定次日中午到达军营,不得有误。庄贾一走,他便立即“立表下漏,待贾”,即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。到了第二天中午,影子到了正北方,漏壶也指示中午到了,庄贾却还不见踪影,司马穰苴立刻把表杆推倒,漏壶水放掉,宣布庄贾迟到,直到夕阳西下,庄贾才来,司马穰苴将他斩首示众以正军纪。这个故事里出现的“漏”,即是漏刻,这是中国古代最重要的计时仪器。
漏刻
漏刻包括漏和刻两个部分。漏,指漏壶;刻,指箭刻,即标有时间刻度的标尺。也就是由漏壶水面的高低,通过箭刻的刻度来标示时间。漏刻的发展经历了一个漫长的不断完善的过程。漏刻最早只是一把底部有小孔的壶,人们通过壶中剩余的水量来粗估时间。后来,借助一支刻有刻度的箭,立于水中,以水面淹过箭杆的高度计算时间。由于水的表面张力,在箭杆周围,形成一个向上的附着面,给读数带来不便,所以不久以后淹箭漏就让位于沉箭漏。沉箭漏的箭尾要有可浮的物体,如竹片或木片,使箭浮在水面上,箭头穿出壶盖。当箭杆随着水的流失而下降时,其与壶盖平面比齐的刻度,就是当时的时间,很明显,沉箭和淹箭的刻度顺序应该相反。
箭刻箭度最初是划分为100刻,由于100刻不好与12个时辰相配,不能被12整除,所以又改为96刻、108刻、120刻……清朝初期,确定一昼夜为96刻,这样每一时辰(2小时)就是8刻,每1小时就是4刻。现在的1小时是60分钟,60分钟除以4刻,为15分钟,所以15分钟就叫一刻。如今“刻”仍为时间单位。“顷刻”、“刻不容缓”、“立刻”中的“刻”都是指很短的时间。人们目睹时间随流水一去不返,不禁感慨“时光流逝”,进而悟出“一刻千金”的时间价值。毛泽东主席诗词中也有“子在川上曰,逝者如斯夫”的著名诗句。
漏刻本身是一种独立的计时系统,只借助于水的运动。但只有匀速的水流才能保证计时的准确,因此,历代对漏刻的改进主要是为了获得一种稳定而匀速的水流。早期漏刻使用两个壶,即贮水壶和受水壶,为了精确计时,就要使贮水壶水面保持稳定,这样水流才能均匀。于是,就出现了二、三级漏壶,到唐代时吕才又做四级漏壶。国家博物馆至今还保存有一件元朝的四级漏壶,故宫博物院里也有一件清代的四级漏壶。
吕才四级漏壶
随着漏壶个数的增加,计时也就越精确,但是漏壶的个数不能无限增加,关键就是要保持最后注入水的泄水壶水位固定。为此,北宋时就发明了在中间一级漏壶上面开孔,多余的水自动流出,以维持水位恒定。北宋时的燕肃正是利用这个办法,于1030年制成了“莲花漏”,其构思甚为精巧。莲花漏只有两级漏壶,下漏壶侧面有一个分水管,只要上漏壶注入下漏壶的水量超过下漏壶排出的水量,高出分水口的水必然分流,就可以保持下漏壶的水面稳定。据今人的模拟测试,莲花漏的误差可控制在48秒以内。燕肃以其巧妙的设计,在漏壶的发展史上写下了重要的一页,但在当时却无人重视,燕肃只能自己到处宣传,四处奔走,每到一个地方,就把莲花漏的制作方法刻在石头上,希望这个方法能传播出去。燕肃的石本莲花漏图一直流传到了元代。元代科学家郭守敬,在他十五六岁的时候就得到了一件石本莲花漏图,很可能是燕肃遗留下来的石刻。
燕肃莲花漏模型
经过一代一代的长期努力,中国古代漏刻计时的精度达到了举世无双的水平。自东汉以后,一般漏刻的日误差均在1分钟以内,很多只有20秒左右,既为古代天文观测及历法计算提供了一种在当时堪称相当可靠的计时工具,也完全能够满足民用计时的需要。直至西方自鸣钟在明末开始传入,中国人逐渐掌握了其制作工艺之后,传统漏刻便开始流为装饰品,慢慢地失去了其往日的地位。
除标准的漏刻之外,古人还设计了一些其他时计。据说唐朝的一个和尚发明了盂漏,其制造使用原理很简单:在一个铜盂的底部穿一个小洞,把它放在水面上,水从洞中涌入盂里,盂里的水满到一定的程度,就会沉下去。于是,取出盂,倒掉水,再重复使用。元代郭守敬设计制造过一个称为大明殿灯漏(原叫七宝灯漏,因悬挂于大明殿故又称大明殿灯漏)的水力计时器。在大明殿灯漏之前,郭守敬曾制成一架“宝山漏”。据说元顺帝还亲自制过一架集报时及各种装饰性表演装置于一身的“宫漏”。元朝灭亡之时,明朝军队从元廷里缴获的一架“水晶漏”也与此同类,明太祖朱元璋却认为没有什么用处而下令毁掉。
由于水在冬天容易冻住,因而以水为动力的自动机械计时器在寒冷的条件下无法工作。为了解决这个问题,明初有一位名叫詹希元的人发明了以沙子取代水的“五轮沙漏”,这种沙漏能够“击鼓自鸣”,很是巧妙。后来又有一位名叫周述学的人对沙漏进行了改造,加大了沉沙孔,增大了沙流量,并相应地添加了几组调速齿轮。不过沙漏用的沙很讲究,据说需要用大理石颗粒在酒里熬九次,每次煮开以后就撇去浮沫,最后再用太阳晒。就是如此,沙漏还是容易发生堵塞,所以用得不多。
北魏有个道士叫李兰,别出心裁地创制了“称漏”。一般刻漏的时间都是用浮箭来显示。李兰却想出用受水壶里水的重量来显示时间。称漏的构造是一杆吊着的秤,受水壶挂在秤钩上,用受水壶的重量计时间。李兰规定,流水一升,重量增加一斤,时间就经过了一刻钟。称漏的秤杆上也可以直接刻上时间,称一称,就能知道时间了。
在中国古代民间,最常用的计时工具是更香,也叫香漏或香篆。更香做得很长,并被盘旋或压制成各种图案,上面标以时间刻度,最长者可接连使用几天或十几天。由于空气流动,湿度变化,更香的精度不会太高,但已能满足百姓的生活需要。
龙舟香漏