《世界钟表史》连载2  古代世界和中世纪钟表史(1)
发热门诊2013/09/08科学技术学 IP:北京
第一部分 古代世界和中世纪钟表史

    在文化发展的史前时期,就出现了对测量时间工具的需求。那时人们已经开始建筑规模宏大的建筑物,用来作为时间的定标点,根据这个定标点可以判断一年时间的顺序。这类建筑的一部分保存下来了,可以看出,为建造这些建筑物,人类付出了怎样巨大的劳动!

    这样规模宏大的希腊化时代的建筑物之一——“悬挂的宝石”(图1),建于石器时代和青铜器时代的交替时期,约在埃及金字塔之后一千年,与米诺斯文化时期重合。如果从地面上平看“悬挂的宝石”,还觉察不出任何次序,当从上面观察时,它是庄严有力的。以前,整块石头是按着复杂的形状排列的,顺序是准确的。目前,这种顺序遭到很大程度的破坏。

    取向林荫道方向的“悬挂的宝石”的主轴线,指示出夏至那一天太阳升起点,站在拱基石上可以观察太阳的升起。在“悬挂的宝石”钟上观察到的基本的和经常重复的定标点,是根据太阳和月亮的运动有意识地、精确地和精巧地确定的。按这些定标点,沿着天球面在太阳和月亮可见移动的各个阶段,可以确定它们升起和落下的所有重要点。

    在建筑物中心(图2)有一直径为38米的巨圆,由30块浅蓝色的整块石头组成,高5米。在这些石头中间,可以看出水平线,并能以很高的精度计日历天数。每天早晨和晚上,沿着浅蓝色石头的圆周移动标记小石头,可以得到29 昼夜,这个数近似于太阴月。在圆周中间放有一个巨大平面石块,作为祭坛用。在远离的地方立有上边为磨尖的立柱—日晷,夏至时用于确定从祭坛至升起的太阳的目视线。

    与第一个圆同心的另一个圆,由56个小圆穴组成。圆的直径87.8米,小圆穴中心之间的距离为4.8米。在这样的圆上准确地分布56个点,在当时是不小的技术成就。小圆穴是用于计年的,每一穴为一年。56是月亮沿天空完成一个循环运动的最小年数,是为了预报一年中的此时刻月亮所在的极限位置,以及日食和月食。数字56成了“悬挂的宝石”最古老、最不可解的秘密之一。冬月在石块D上多次升起之间的这个第56年区间,保持了几百年,并由太阳年的19+19+18三个循环组成。月亮在石块D上升起的准确区间,是由“悬挂的宝石”的祭司在18•81太阳年确定的。它与由完整的19个太阳年组成的循环略有区别,经过这个循环之后,月亮相位与太阳年同一日期来到。虽然19个太阳年循环更为方便,如果考虑到在第18年区域的中间与两个19年的吻合,那么18.81循环更为准确。

    当月亮经过18.81太阳年之后到达原来的位置,石块D和F确定在月亮循环期间月亮升起的极限方位角。在此期间,月亮升起的北方点,从点D经拱基石向点F移动,最后又回到点D。这样,这个点由于落后于月亮轨道的结点,就像摆那样在林荫道范围内从一边到另一边来回振动,每隔37年或38年,月亮位于石块D和F之上,每隔56年回到自己的位置,或者说,月亮沿着天空完成一个循环运动。

    假设,如果取三个白色小石块A、B、C,把它们放入56、38、19号小圆穴中,然后再取三个黑色小石块x、y、z,分别放入47、28和10号小圆穴中,每年,譬如说,在夏至和冬至那一天,将小石块移至相邻的小圆穴中。这个很简单的操作,可以在几百年时间内准确地预报所有重要的月亮事件。

    为了调正农活需要,“悬挂的宝石”可以作为可靠的日历,预报一年时间的变化,还可以确定日食和月食的来临。

    1901年,卓越的英国天文学家诺尔曼•劳克依尔(?)第一次科学地证实了“悬挂的宝石”天文学方面的思想。他在计算之后指出,这座建筑物的建筑时间应在公元前1880~~1480年。

    可以相信,古埃及的方尖碑,这些具有自己特色的日晷,曾是时间的指示器,在世界各地都建筑过。开罗附近的巨大方尖碑之一建筑于公元前三千年,它类似于现在伦敦《依格拉•科列欧巴特雷》方尖碑。


第一章
古代东方各国钟表
古代中国的太阳钟和水钟

    中国在远古时期就有了天文学,因而也就有了计时学。《国语》、《史记》都记载有:颛顼帝命南正重司天以属神,火正黎司地以属民。这可能就是关于古代中国观察天象最早的传说。在《尚书•尧典》(一般认为是周代史官编写的)中有:“乃命羲和,钦若昊天,历象日月星辰,敬授人时。”这些文献中记载着上古时代中国已设置了专门的官员观察天象,并且可划分出二分二至,有了一年为366天,以闰月来调整的阴阳历。根据史料分析,公元前二千四百年左右,就以大火昏见来确定春天到了。根据殷墟出土的卜辞,殷商时代(公元前16~11世纪)确实已根据昏测大火南中来定夏至了。

    中国殷商时代测定时刻方面有了更进一步的成就。据卜辞上记载,殷代已用干支法计日,这是中国独有的记时方法,一直沿用到今天。卜辞中又将一天的时刻分为:明(旦)、大采、大食、中日、昃、小食、小采、暮等时段。这也说明不仅在殷商时代已有了圭表,而且就当时来说,测时也达到了相当高的精度。

   《诗•大雅•公刘》是一篇歌颂周文王的第十二世祖先公刘功绩的作品。这篇诗中有一句说:“既景迺罔”,下句接着说:“相其阴阳。”周文王是公元前12世纪末、11世纪初的人,推论公刘约是公元前15、14世纪的人,即周人在这时可能已有立表。

    在战国时代(公元前475年~公元前221年)成书德《周礼•考工记》中记有:“匠人建国。水地,以悬置槷,眡以景。”这一段不仅说明最晚在战国时就已有表,而且对表的使用条件也给予了科学的说明。

    上述情况说明,古代中国在使用太阳钟—日晷测量时间方面,已经取得了惊人的成就。

    图3为古代中国日晷。这个玉盘日晷属于西汉前期(约公元前2世纪)的制品。这个日晷只有一面有刻度。中心有一个比较大的深的圆孔。与圆孔同心有一大圆,圆心的辐射线与大圆相交点都是小圆孔。小圆孔之间的距离相等,共有69个,占圆周的三分之二略多些。小圆孔边上标有数码,按顺时针方向排列。关于这块玉盘日晷的用法,中外许多学者有各种不同的推测,意见不一,即这个仪器究竟是用来确定方向的,还是确定时刻的,到目前并无一公认的结论,但大家都承认是观测太阳方位的。英国研究中国科学技术史的李约瑟博士(?)认为,怀特(?)和米尔曼(?)提出的解释似乎较圆满。他们二人认为,立在中央的不是表,而是一块矩形铜板,有铜架与圆周上的T形表相连。使用时在圆周上调整表杆的位置,使表杆的影子沿铜架落在直立的铜板上,于是表杆的位置便指出时间、横线超过铜架的高度便指出季节(见图4).
    
    公元前8—3世纪,即春秋战国时期,中国的天文学取得了非常巨大的成就。首先,作为量度日、月运动的相对标志28宿渐趋成熟。用来量度天体坐标位置的赤道式仪器,也是这个时期发展起来。这个时期出现了象甘德(楚人)(?)、石申(魏人)(?)这样著名的天文学家。石申活动的年代大约在公元前四世纪。他编的《石氏星表》包括28宿距星在内共有115颗恒星的赤道坐标位置。这说明在战国时期已经有赤道坐标系,并用距度、入宿度、去极度之类的量来表达坐标位置。古希腊最早的星表,是希腊天文学家依巴谷在公元前2世纪测绘编辑的,比石申工作要晚许多年。自古希腊以来,各主要天文学发达的民族都是用黄道坐标系,16世纪以后,欧洲才逐渐开始使用赤道坐标系。

    天文学的巨大成就,也就是计时学的巨大成就,特别是在古代更是难以分开。这些辉煌的成就也是为以后计时学的进一步发展奠定了坚实的基础。

    关于古代中国的水钟—漏壶,唐《初学记》引梁代的《漏刻经》说:“漏刻之作盖肇于轩辕之日,宣乎夏商之代”。“ 肇于轩辕之日”,从时间上来看,是在公元前三、四千年的父亲氏族公社时期。是否可靠,难以考证。但“宣乎夏商之代”,根据当时的社会条件来看,是很大程度上是可能的。

    关于漏壶的可靠资料最早见于《周礼》,其中记有许多与掌握时刻有关的官职。例如:“夏官擎壶氏”条记道:挈壶氏掌挈壶以令军井,挈辔以令舍,挈畚以令粮。郑众云:「挈壶以令军井,谓为军穿井,井成,挈壶悬其上,令军中士众皆望见,知此下有井。壶所以盛饮,故以壶表井••••••凡军事,悬壶以序聚柝。郑众云:「悬壶以为漏,以序聚柝,以次更聚击柝备守。」郑玄谓「击柝,两木相敲,行夜时也。」

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