古代的計時方法

在人類剛脫離動物界的時候，大約還很難有什么時間意識。他們只能遵從太陽的安排，在白天進行采集和狩獵?！叭粘龆?，日沒而息”，使他們開始就有了朦朧的“日”的概念。人類共同的活動，需要有更長的時間單位。要造一把石斧，一枚骨針，原始人常常要相當時日。那么，他們是如何計算日子的呢？

我們古代有一種“刻木記日”方法，即在竹片或木板上刻痕來計算日子。例如，甲乙兩人約好10天后在某地相聚，如何才能不致搞錯呢？他們在約定時就找一小塊木板，用力在上面刻上10條口子，然后從中間豎直剖為兩片，就像“介紹信”與“存根”一樣，甲乙各執一半。

每過一天，他們都削去一格，當10格削完之日，就是他們相見之時。這種原始的記日方法后來也為監獄中犯人所采用，他們往往過一天就在墻上或地上劃上一劃，以此來計算度過的光陰。

古人刻木相會

還有一種“結繩記日”的原始方法：人們在一根長繩上以打結來計算日子。例如某人要到遠處什么地方去，他就在腰間圍上一根繩子，出發后，即在夜晚投宿前打個結。

每走一天打一個結，當到達目的地后，他就可以從繩上有多少結知道他這一次走了多少日子，并從中可以估計這地方的遠近。當他準備回家時，則在返回路上走一天解開一個結，等到繩上的結全部解開，他也就應該回到家了。

“結繩記日”的方法后來演變成一句俗語：“褲子帶上打個結——要記記牢?！?

對于更長的時間，古人們就用向瓦盆內投石子的方法來計數日子。例如，每當繩上有10個結時，他們就扔一顆小石子（同時把結解開），這樣最后從石子和繩結數就可算出到底過了幾十幾天。

這種扔石記日的方法，在我國有些地方甚至一直沿用到新中國成立，例如，我國西南邊境的苗族地方，他們在解放前就是這樣來計算歲月的。每當月圓時，就在一個竹筒內扔一顆小石子，待里面的小石子已達12顆時，就把它們倒掉，并換上一顆大石子——表示已到了一年。

后來人們不僅注意到太陽的東升西落，而且慢慢發現了寒來暑往的規律。冬天的風雪，夏日的驕陽，不僅使他們感受到環境的變化，而且對他們的采集和狩獵活動有著重大的影響。當進入農業社會后，人們終于慢慢認識到了“年”的概念。我國很早就對物候有了仔細的觀察，如楊柳何時吐綠，田鼠何時出洞……我們北方的烏蘇里江流域，古人弄不清自己的年齡，而是以吃過幾次大麻哈魚來“論資排輩”的。因為這種可口的海魚，只有每年九、十月間回到烏蘇里江中去產卵，所以吃過40次魚的人一定比吃過20次的人年長，理應受到更多的尊重。

我國北方古人分吃魚次數來計算年齡我國蒙古族的祖先，由于生活在大草原上以畜牧為生，所以常以大草原的枯榮為年。他們把幾歲叫作“幾青”或“青草幾度”。我國古籍（魏書）中描述巖昌羌族的習俗說：“俗無文字，但候草木榮枯以記歲時?！?

尼羅河定期的來勢洶洶的泛濫，幫助古埃及人最早確定了年的長度。大約在公元前20世紀時，他們便發現河水兩次上漲之間，太陽平均升降了365次。因而古埃及很早把一年定為365日。

但有趣的是，埃及人當時使用的卻是每年12個月、每月30天的固定的“歷”。這種歷法一年只有360天。所以在那個時候，最后的五天在歷本上是沒有“地位”的。在那五天中，埃及人都關起門來，不與他人接觸，糊里糊涂或者呼呼大睡地把它打發過去……一天的時間是較長的，而一個時辰的時間是怎樣確定的呢？人們發現，根據太陽投在地面物體上的影子長短來判定時間更加準確。

如樹木、房屋和物體等的影子。早晨，影子比較長；中午，影子最短；到傍晚，影子又長了起來。

有一封古埃及人寫給伯勒尼公主的信中說：“當你的影子長16步的當兒，阿瑪西斯就在橄欖林中等待你……”古希臘的一個喜劇里，有個雅典婦女對她的丈夫說：“等到影子10步長的時候，你涂了香油來吃飯吧！”

影子16步和10步長是什么意思呢？原來，古代的埃及和希臘，許多地方建有一座石碑或紀念碑。白天，太陽東升西落，紀念碑就投下一個個影子。人們只要用腳去量一下影子，就可以知道是什么時辰了。

古老的太陽鐘

公元前7世紀，我們的祖先發明了圭表，這是一種用日影來測時的儀器。江蘇儀征出土的一件漢代圭表，是由長19.2厘米的豎“表”和一根長34.39厘米的“圭”組成的。

圭上有刻度，標志尺寸。表和圭合在一起時，好像一把尺子。使用的時候，把表豎立起來，放在陽光下，讓表的影子投到平放著的圭上，就可以知道影子的長短了。圭表不僅能測定時間，還能推算出當時是哪個季節。

北京故宮太和殿有座古代的太陽鐘。叫日晷（guǐ），是利用日影測定時間的另一種儀器。這一種儀器是在一個圓形的石板中間豎立一根鐵針，四周刻著12個時辰的標記，隨著太陽東升西落，根據針影的方位就知道時間了。

太陽發出光熱，萬物生長，使地球充滿了活力。人們崇敬太陽，把它奉為神?；实鄣募漓?，人類的生活，無不以太陽的位置為準。太陽很自然地成為古代的時鐘了。

難怪各國不約而同地都發明了“太陽鐘”。希臘人制造了許多不同的日晷，有的是桿影落在垂直的壁上，有的落在球面、圓錐面或圓柱面上。隨著太陽在天空中運行，桿影也相應地在移動，影的末端指出字盤上的刻度，就知道是什么時候了。俄羅斯有一些古代的里程碑，在一面石板中央，放著一枚三角形鐵片，四周刻著羅馬字，標明時刻。隨著太陽在天空運行，鐵片的影子像鐘表指針一樣移動著，就可指出是什么時候。

日晷大多是固定的，使用不很方便，沒法帶著它去旅行。印度的化齋和尚制造了一種多棱的手杖，解決了這個難題。它是八角形的，每一面表示一個節令。頂上的每一邊都穿了一個孔眼，孔里可以插進一根小木釘，平面上事先根據木釘的影子的長度刻有記號——時間。它既是手杖，又是時鐘。白天，要知道當時是幾點鐘，只要拎起頂上的繩子，把小木釘插進小孔（孔面要同當時的季節相適應），看看木釘的投影，就知道是幾點鐘了。

不僅有“太陽鐘”，還有奇妙的“太陽鬧鐘”呢！一架用火藥線引燃的土炮，在引火線上放置一個凸透鏡，當太陽光線正好經過透鏡聚焦到引火線上時，火藥線被點燃，引起大炮轟鳴，它向人們報告了時間。“太陽鬧鐘”比“太陽鐘”又進了一步，除了測時以外，還是一種古老的報時方法。

漏壺

春秋以前，我國發明了漏壺（又叫壺漏，刻漏和銅壺滴漏）。漏壺是一種水時計儀器。它的構造各個朝代不同，基本原理卻是一樣的。

如清代的一種漏壺：上面三個壺底都有漏水孔，白天壺里裝滿了水，依次漏到水壺中。上面二個壺的深度依次減少一寸，使平水壺的水量可以常滿。平水壺的后壁上方有一個孔，如果水多了，就可以從這里漏到下面的受水壺中，這樣可使平水壺在一定時間內保持一定的水量漏進水壺去。受水壺中有一個銅人，抱著一根可以上下活動的漏箭，上面刻有用標尺去量度的時刻。漏箭下端裝一個浮舟浮在水面。受水壺的水逐漸滿起來，從漏箭上升的位置就可以知道時間。

漢朝以后，我國唐代的梁令瓚和一行僧等利用水力和齒輪，創造出了巧妙的計時工具：水運渾天儀和計時器。另一種水儀象臺是宋代天文學家蘇頌制造的，它高約3丈，有上上下下7層，臺的最上層是龍柱支撐著的渾天儀，用來觀星。第二層裝著一種天球儀，露出半球，表示一半在地面上。另一半球隱沒在地平線下，晝夜自動運轉。

下面五層木樓中，第一層有3個門，到了每個時辰的時初，就有穿紅衣的木人在左門內搖鈴；每逢時整，紫衣木人在右門敲鐘；逢刻，綠衣木人在中間擊鼓。第二層，每逢時初時整，拿著報時牌的木人就在中門出現。第三層專報刻的時間，到時候也有拿著牌子的木人出現。

第四層的木人敲著鈴報告晚上的時刻，打著更。第五層的木人報告日出日沒。

元代的郭守敬專門制造了一種報時的儀器，同宋代的報時器裝置相似，不同的是，另外裝有龍、虎、朱鳥、龜等四靈動物模型，逢到時刻會跳躍起來。

由此可見，古代人已經懂得用標尺去量度延續不斷的時間，難怪民間流傳著：“一寸光陰一寸金?！本褪钦f光陰可以用“寸”來量度。

漏壺有個缺點，每當天寒地凍時，會因水結冰而不能運轉，人們便改用沙代替水，成了“沙鐘”。它是用3根柱子構成的圓柱形木器，中間放置著兩個燒瓶似的玻璃瓶子。底大口細，兩個瓶子口相對，有固著物相連，一只瓶子里裝有潔凈的沙粒。要開“鐘”，只要把它倒轉過來就行了。上面瓶子里的沙往下漏，當沙粒全部漏進下面的瓶子后，可以測量一個較短的時間：10分鐘或30分鐘，每隔30分鐘，人們只要把“沙鐘”的瓶子倒轉過來，鐘又“走”啦！

元代銅壺滴漏示意圖

明代，詹希元創造了一種“五輪沙漏”，這是一種專門報時的機械鐘。初輪上裝有16個沙斗，當沙池里的沙不斷地漏進斗中，壓動初輪轉動，通過小齒輪分別帶動二輪、三輪、四輪，最后傳動到水平旋轉的中輪。中輪的長軸穿過一個測景盤，長軸頂端裝一根指針，隨長軸轉動，測景盤上刻有時刻，指針轉到的地方，就是當時的時刻。中輪上的特別裝置，帶動測景盤兩旁的兩個木人，按時敲鈴報告時間。

奇妙的書鐘和火鐘

中世紀時，教堂里每天要定時地敲鐘，召集教士們做祈禱。有個黑衣教士叫奧古斯丁的，在教堂專管敲鐘。因為沒有時鐘，日子特別難過。每天晚上，在半夜后3點鐘，他就要去敲鐘，喚醒教士們起來晨禱。他想出了一個簡單辦法：從傍晚起就開始讀《圣經·舊約全書》，當他一讀到“亞薩的結交與伶長伊吉井摩夫”這一句的時候，他就跑到鐘樓上去撞鐘啦。

有一次，奧古斯丁在讀書時，由于白天很勞累，一會兒就昏昏地睡著了。等他一覺醒來，太陽已經升到了高空。當然，他只能是受到教堂主持德齊德里給他的一頓訓責！

“書鐘”不是一種準確的時間，因為，讀書，有人讀得快些，有人卻讀得很慢。這樣就會產生不等長的時間，你有你的時間，他有他的時間?？墒牵藗円笕魏螘r間單位，都應該是一樣的??！

“書鐘”卻誤事了。因為教堂附近市鎮上居民沒有聽到鐘聲，一覺醒來時，已經日上三竿了。因此，“書鐘”也不可靠。

人們又想到了另一種“火鐘”。蠟燭上標有尺寸標記，也就是用燒掉蠟燭的分量來測定時刻?！盎痃姟焙芊奖悖褂靡财胀?。人們問：

“現在什么時候了？”回答是：“一支燭”，或“兩支燭”。一夜分為3支燭，如果說現在是“兩支燭”，那意思是黑夜已過了2／3了。在蠟燭上標尺，就可將時間測得更精細一點。另一種油盞燈，也可以按照燈里耗去的油的分量來測定時間。

這類火鐘，由于蠟燭的粗細、燃燒點高低、火焰大小等的不同，測量時間也不很精確。

我國古代有一種“火鬧鐘”。有一種龍舟形的小船，用長木塊鏤空船身，雕有龍頭龍尾圖案，中間懸空放置一支細細的長香。船的中段橫掛著一根線，線的兩頭各栓著一個小鋼球，人們把長香的一頭點燃著。當長香燒到線的時候，線被火燒斷，而兩個小鋼球便落到船旁下面的金屬盆里，發出一聲叮當響。

歐洲人向來是按照教堂的鐘聲來安排他們一天的工作。一天敲鐘8次，每隔3小時一次。晨禱以后，就是教堂第1時（相當于上午7～9時），以后第2時、第3時……每隔3小時敲一次鐘。

可以想象得到，水鐘、火鐘、書鐘等等，測定時間都有困難和誤差，而如果有一環出了差錯，許多事兒都要亂套了。有些教堂干脆規定，根據半夜雞叫來敲響第一次晨禱的鐘聲。

機械鐘的出現

鐘表，可以把測時的結果保持下去，這叫“守時”。守時的工具通常是時鐘。

在水鐘、沙鐘以后，人們發明了機械鐘。從古老的掛鐘到細巧的快擺手表，都有一個擺。只有不停地走動的擺才能指示時間，才能使鐘表走得準確。

擺是誰發明的？世界上第一個用擺的振動來計時的鐘是怎樣制造出來的？

1583年，在意大利比薩城里，有個叫伽利略的青年到教堂中去禮拜。他看到一盞繩索吊在屋頂下的銅燈被風吹動，燈就慢慢地前后擺動著。這種擺動是一種普通存在的自然現象。長期都未引起人們的注意，而伽利略卻抓住了這個現象：擺動既平穩又均勻，每次擺動的時間是否是一樣呢？當時還沒有鐘表，沒法比較。

后來，在課堂上，老師說：“一般來說，人脈搏的次數是穩定的?！?

這給了伽利略以啟示：能不能用脈搏來測定那盞吊燈的擺動周期呢？

他再次做禮拜時，用手指按著自己的脈搏默數次數，同時仔細觀察吊燈往返的擺動。他發現燈的擺動，每次經歷的時間總是一樣。雖然，擺動的幅度會越來越小，直到完全靜止為止，但擺動一次所用的時間卻不見變小。實驗還發現，繩子越短，每一次擺動經歷的時間也越短。他終于發現，擺的擺動周期和幅度無關這個單擺擺動的等時性規律。

伽利略很想用擺來指示時間，由于當年宗教的盛行，科學真理的傳播被禁錮了。伽利略沒有能如愿。

1656年，荷蘭科學家惠更斯對伽利略發現的單擺等時性規律又作了進一步研究，制造出世界上第一個用擺的振動來計時的時鐘。

這種擺鐘大致分為擺動部分和計數部分兩大結構。計數部分通常采用指針和度盤式數字顯示。而利用這種原理制造出來的機械鐘在世界上應用了300多年。

為什么擺會擺動呢？這同地球的吸引有關系。當擺在位置上失去平衡的時候，重力和線的拉力不在一條直線上，產生了一種使擺返回平衡位置的力，引起擺動。單擺運動的周期和地球的吸引力有關系，因此，必須在同一地方，地心吸引力相同，擺才能具有等時性。

早期的機械鐘都是造得較大的。英國倫敦議會大廈有座巨大的鐘——大本。大本有四個鐘面，在四角形的塔上，每邊有一個，每個鐘面的直徑8米。它的分針有3.5米長，鐘面上的數字高75厘米，鐘擺有200千克重。

人們為了改進鐘表，使它造得更細巧，于是想到了一種彈性物體，因為單擺的擺動是一種振動，而彈簧也能自由振動。人們發現，構造一定的彈簧，它的頻率總是不變的，根據這個原理，制造出了擺輪游絲。游絲是一根螺旋形的彈簧，一頭安在擺軸上，另一頭安在一個固定的金屬片上。擺輪向左或向右推動，游絲時而卷緊，時而松開。有了擺輪游絲，人們造出了懷表和手表。

為了使手表走得準，人們不斷加以改進。手表轉軸上安上鉆石，減少磨損，使壽命長，手表制造注意到了防震、防水、防磁性能，發明了自動表、日歷表、快擺表等。手表走得準確與否，同擺輪游絲的周期有關，擺輪周期越短，擺得越快，走得越準。人們制造出快擺手表，擺輪每秒鐘來回擺6次，比普通表快上一倍，它走上一天，誤差只有6秒鐘左右。

電鐘和電子表