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寻味开封:古代开封人怎样计时(下)

2018-11-05 08:02 作者:李开周 来源:开封网-汴梁晚报

沙漏和水漏

个稳定水平。水位稳定,水压也稳定,漏水的速度也稳定,不至于像早期的漏壶那样,刚开始漏得快,后来越漏越慢。

到了唐朝,又有人发明多级漏壶,让水位更加稳定,让滴水更加均匀,让计时精度更高。

进入北宋,有一个名叫燕肃的发明家,发明了一种“莲花漏”,它也是多级漏壶,但结构更加精巧,造型更加美观,每天计时误差竟然可以控制在20秒以内。这时候欧洲人已经鼓捣出了大摆钟,但每天计时误差在60秒以上,远远不如我们的莲花漏。

书接上回。

上回说,宋朝人在地平式日晷的基础上,发明了赤道式日晷,这个发明使日晷变得靠谱,使宋朝人可以通过日影来准确地度量时间。

但赤道式日晷也有缺点。第一,它只能在白天有太阳的时候使用;第二,它很难摆放,如果晷面跟赤道面不平行,如果晷针顶端不指向北天极,末端不指向南天极,就无法准确地看时间。普通老百姓又不懂天文学,哪里知道什么是赤道面,什么是北天极和南天极呢?所以,赤道式日晷并没有普及。

比赤道式日晷使用要广泛的计时装置,其实是漏。

说到漏,大家会想到沙漏:两个圆锥状的容器,一个正立,一个倒置,锥尖儿对锥尖儿,一上一下连接起来,连接处是贯通的,装入沙子,密封起来。正着放,上面容器里的沙子哗哗哗地漏到下面容器里。等漏完了,再倒过来,让沙子继续哗哗哗地往下漏。如果容器足够光滑,沙子从这个容器漏进那个容器所消耗的时间总是等同的,在容器壁上标注刻度,就可以计时了。我给孩子买过这样一个沙漏,容器是玻璃做的,没有刻度,但足够光滑,沙子总是在50分钟漏完。把这个沙漏颠倒过来,又是50分钟漏完。孩子写作业的时候,把这个沙漏放在书桌旁边,可以提醒他注意时间。

我们的老祖先没有发明出制造玻璃的成熟工艺(古代中国只有铅钡玻璃,没有钠钙玻璃,透明度差,不耐高温,非常容易破碎),造不出玻璃沙漏,只能用一个底下钻孔的木碗或者铜碗装沙子,再往沙子里竖插一根标有时间刻度的箭杆,沙子漏得越多,露出来的时间刻度就越多,沙子漏完,再往碗里装沙子。如此计时,既麻烦又非常不精确。

宋朝人用的计时漏,主要是水漏。

比如说,一个竹筒,底下钻孔,将水灌满竹筒,水中竖插一根刻时的铜棒(木棒会漂起来)。水淅淅沥沥漏出来,时间越长,水位越浅,铜棒上露出水面的刻度越大,这就是一个最简陋的水漏。

再比如说,还是这个钻孔的竹筒,还是灌满水,在水上放一个木制的带底座的箭杆,箭杆的时间刻度跟上面例子里那根铜棒的时间刻度刚好相反,铜棒越靠上的时刻越小,而箭杆越靠上的时刻越大。水往下漏,底座往下沉,带着箭杆往下落,时间越长,水位越浅,箭杆上与竹筒边缘齐平的刻度越大。这也是一个非常简陋的水漏,古人叫它“浮漏”。

水漏发明的时间很早,沿用的时间也很长,至少从周朝起就在使用,一直用到明朝后期。在这么长的历史跨度内,古人不断改进水漏,不断发明出越来越精确的水漏计时器。

在西汉时期,水漏一般要用两个壶,一上一下,上面的壶往下漏水,下面的壶负责接水,标注时间刻度的箭杆则放在下面的接水壶中。这根箭杆底下钉着一块木头,保证让箭杆竖直漂浮在水面上。接水壶里的水位逐渐升高,箭杆也随之升高,人们读到的刻度自然也是越来越大。早上看,卯时刚刚露出壶面;晚饭时再瞧,酉时已经露出来了。

到了东汉,张衡发明了二级漏壶,把漏水壶从一个改成两个,最上面的漏水壶一直淅淅沥沥地往下面那个漏水壶里补充水分,下面那个漏水壶里的水再淅淅沥沥滴到最底下的接水壶里去。这样设计最大的好处,就是保证中间漏水壶里的水位始终处于一

水运仪象台

可是宋朝人并不满足于这个成就,他们竟然在汉朝浑天仪和唐朝水运浑天仪的基础上,发明出了一个异常复杂、异常精确、兼具天文观测和自动报时功能的大型机械装置:水运仪象台。

现在开封博物馆新馆一楼大厅里就有一台水运仪象台,是咱们现代人按照北宋工艺1∶1复原的。记得去年春天新馆刚开放时,这台水运仪象台还不会动,现在再去看,已经会动了。读者诸君如果有兴趣,不妨趁周末带孩子去好好观摩一番,效果保证震撼。

水运仪象台发明于北宋,由王安石的同年进士苏颂主持建造,始建于公元1086年,完工于公元1092年,足有12米高,远看像一座楼阁。但它却是一台仪器,非常精密并且美轮美奂的天文观测和计时仪器。

这台仪器分为三大层,顶层是一个露台,安放着一座浑仪;中层是一间密室,安放着一座浑象;底层则是动力系统和报时装置。浑仪和浑象都是天文观测装置,跟本文关系不大,咱们直接略过,专瞧底层的报时装置。

报时装置又分五层,底下第一层开了三个小门。每隔一个时辰(两个小时),会有一个红衣小木人在左边小门里摇铃;每隔一个小时,会有一个紫衣小木人在右边小门里敲钟;每过一刻钟(15分钟),会有一个绿衣小木人在中间小门里敲鼓。

上面第二层开了一个小门。每到一个时辰的开始时刻,会有一个抱着时辰牌的红衣小木人出现在门口;每到这个时辰的中间时刻(即我们现在说的“整点”),会有一个抱着时辰牌的紫衣小木人出现在门口。

再往上第三层,也开了一个小门,每过一刻钟,会有一个绿衣小木人抱着刻数牌出现在门口。

第四层也有一个小门,每到日出、日落、黄昏和晚上各更时分,小门里都会出现一个小木人敲钲报时。

最上面那层同样有一个小门,门里共有162个小木人循环出现,通过时刻牌报告晚上的时间。

整个仪象台,包括上面的天文观测装置和下面的报时装置,都靠齿轮自动控制,而所有的齿轮动力都来源于一组两级的漏壶。高处漏壶负责往低处漏壶补水,保证水位恒定;低处漏壶负责往动力齿轮上的水斗注水,让水斗变重;当水斗里的水达到一定水位时,重力带动齿轮,齿轮向下转动,带动整个系统的齿轮跟着转动,进而驱动着浑仪、浑象、小木人……

最最令人拍案叫绝的是,为了让齿轮转速精确可控,既不会变快,也不会变慢,宋朝人竟然还发明了一套杠杆擒纵器:齿轮每转一下,就被擒纵器卡住一下,咔,咔,咔,咔,仿佛大型钟表的滴答声,如此精确地、均匀地、循环往复地报出时间。

据宋人笔记,当这套水运仪象台发明出来以后,竟有大臣阻止使用,理由是宋朝是火德,而水运仪象台的“水运”二字不容于火。宋朝皇帝半信半疑,将这套精密装置安放在了开封城区西南侧。传统五行方位认为,西方属金,南方属火,金和火都能对水起到“克泄”的作用,将“水运”放在西南方,可以抵消它对火德的不利影响。

科技被迫让位于巫术,这大概就是现代科学为什么没有起源于中国的原因吧?

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责任编辑:刘薇薇

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