（轉(zhuǎn)）時間計量的進步

時間計量的進步
　　相對于溫度計量而言，時間計量對于科技發(fā)展和社會生活更為重要。中國的時間計量，也有一個由傳統(tǒng)到近代的轉(zhuǎn)變過程。這一過程開始的標志，主要表現(xiàn)在計時單位的更新和統(tǒng)一、計時儀器的改進和普及上。
　　就計時單位而言，除去年月（朔望月）日這樣的大時段單位決定于自然界一些特定的周期現(xiàn)象以外，小于日的時間單位一般是人為劃分的結(jié)果。中國人對于日以下的時間單位劃分，傳統(tǒng)上采用了兩個體系，一個是十二時制，一個是百刻制。十二時制是把一個晝夜平均分為12個時段，分別用子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥這12個地支來表示，每個特定的名稱表示一個特定的時段。百刻制則是把一個晝夜平均分為100刻，以此來表示生活中的精細時段劃分。
　　十二時制和百刻制雖然分屬兩個體系，但它們表示的對象卻是統(tǒng)一的，都是一個晝夜。十二時制時段較長，雖然唐代以后每個時段又被分為時初和時正兩部分，但其單位仍嫌過大，不能滿足精密計時的需要。百刻制雖然分劃較細，體現(xiàn)了古代計時制度向精密化方向的發(fā)展，但在日與刻之間缺乏合適的中間單位，使用起來也不方便。正因為如此，這兩種制度就難以彼此取代，只好同時并存，互相補充。在實用中，古人用百刻制來補充十二時制，而用十二時制來提攜百刻制。
　　既然十二時制與百刻制并存，二者之間就存在一個配合問題。可是100不是12的整數(shù)倍，配合起來頗有難度，為此，古人在刻下面又分出了小刻，1刻等于6小刻，這樣每個時辰包括8刻2小刻，時初時正分別包括4刻1小刻。這種方法雖然使得百刻制和十二時制得到了勉強的配合，但它也造成了時間單位劃分繁難、刻與小刻之間單位大小不一致的問題，增加了相應儀器制作的難度，使用起來很不方便。它與時間計量的要求是背道而馳的。
　　傳教士介紹進來的時間制度，改變了這種局面。明朝末年，傳教士進入我國之后，在其傳入的科學知識中，首當其沖就有新的時間單位。這種新的時間單位首先表現(xiàn)在對傳統(tǒng)的“刻”的改造上，傳教士取消了分一日為100刻的做法，而代之以96刻制，以使其與十二時制相合。對百刻制加以改革的做法在中國歷史上并不新鮮，例如漢哀帝時和王莽時，就曾分別行用過120刻制，而南北朝時，南朝梁武帝也先后推行過96刻制和108刻制，但由于受到天人感應等非科學因素的影響，這些改革都持續(xù)時間很短。到了明末清初，歷史上曾存在過的那些反對時刻制度改革的因素已經(jīng)大為削弱，這使得中國天文學界很快就認識到了傳教士的改革所具有的優(yōu)越性，承認利瑪竇等“命日為九十六刻，使每時得八刻無奇零，以之布算制器，甚便也。”[10]
　　傳教士之所以首先在角度計量和時間單位上進行改革，是有原因的。他們要藉科學技術(shù)引起中國學者的重視，首先其天文歷法要準確，這就需要他們運用西方天文學知識對中國的觀測數(shù)據(jù)進行比較、推算，如果在角度和時間這些基本單位上采用中國傳統(tǒng)制度，他們的運算將變得十分繁難。　　傳教士對計時制度進行改革，首先提出96刻制，而不是西方的時、分、秒（HMS）計時單位體系，是因為他們考慮到了對中國傳統(tǒng)文化的兼顧。在西方的HMS計時單位體系中，刻并不是一個獨立單位，傳教士之所以要引入它，自然是因為百刻制在中國計時體系中有著極為重要的地位，而且行用已久，為了適應中國人對時間單位的感覺，不得不如此。傳教士引入的96刻制，每刻長短與原來百刻制的一刻僅差36秒，人們在生活習慣上很難感覺到二者的差別，接受起來也就容易些。由于西方的時與中國十二時制中的小時大小一樣，所以，新的時刻制度的引入，既不至于與傳統(tǒng)時刻制度有太大的差別而被中國人拒絕，又不會破壞HMS制的完整。所以，這種改革對于他們進一步推行HMS制，也是有利的。
　　96刻制雖然兼顧到了中國傳統(tǒng)，但也仍然遭到了非議，最典型的例子就是清康熙初年楊光先引發(fā)的排教案中，這一條被作為給傳教士定罪的依據(jù)之一。《清圣祖實錄》卷十四《康熙四年三月壬寅》是這樣記錄該案件的：“歷法深微，難以區(qū)別。但歷代舊法每日十二時，分一百刻，新法改為九十六刻，……俱大不合。”不過，這種非議畢竟不是從科學角度出發(fā)的，它沒有影響到天文學界對新法的采納。對此，南懷仁在《歷法不得已辨·辨晝夜一百刻之分》中的一段的話可資證明：“據(jù)《授時歷》分派百刻之法，謂每時有八刻，又各有一奇零之數(shù)。由粗入細，以遞推之，必將為此奇零而推之無窮盡矣。況邇來疇人子弟，亦自知百刻煩瑣之不適用也。其推算交食，求時差分，仍用九十六刻為法。”南懷仁說的符合實際，自傳教士引入新的時刻制度后，96刻制就取代了百刻制。十二時制和96刻制并行，是清朝官方計時制度的特點。　　但新的時刻制度并非完美無暇，例如它仍然堅持用漢字的特定名稱而不是數(shù)字表示具體時間，這不利于對時間進行數(shù)學推演。不過，傳教士并沒有止步不前，除了96刻制之外，他們也引入了HMS制。我們知道，HMS制是建立在360°圓心角分度體系基礎之上的，既然360°圓心角分度體系被中國人接受了，HMS這種新的計時單位制也同樣會被中國人接受，這是順理成章之事。所以，康熙九年（公元1670年）開始推行96刻制的時候，一開始推行的就是“周日十二時，時八刻，刻十五分，分六十秒”之制，[11]這實際上就是HMS制。這一點，在天文學上表現(xiàn)最為充分，天文儀器的制造首先就采用了新的時刻制度。在清代天文儀器的時圈上，除仍用十二辰外，都刻有HMS分度。[12]這里不妨給出一個具體例子，在南懷仁主持督造的新天文儀器中，有一部叫赤道儀，在這臺儀器的“赤道內(nèi)之規(guī)面并上側(cè)面刻有二十四小時，以初、正兩字別之，每小時均分四刻，二十四小時共九十六刻，規(guī)面每一刻平分三長方形，每一方平分五分，一刻共十五分，每一分以對角線之比例又十二細分，則一刻共一百八十細分，每一分則當五秒。[13]” 通過這些敘述，我們不難看出，在這臺新式儀器上，采用的就是HMS制。前節(jié)介紹溫度計量，南懷仁在介紹其溫度計用法時，曾提到“使之各摩上球甲至刻之一二分（一分即六十秒，定分秒之法有本論，大約以脈一至，可當一秒）”[14] 。這里所說的分、秒，就是HMS制里的單位。這段話是HMS制應用于天文領(lǐng)域之外的例子。
　　在康熙“御制”的《數(shù)理精蘊》下編卷一《度量權(quán)衡》中，HMS制作為一種時刻制度，是被正式記載了的：　　歷法則曰宮（三十度）、度（六十分）、分（六十秒）、秒（六十微）、微（六十纖）、纖（六十忽）、忽（六十芒）、芒（六十塵）、塵；　　又有日（十二時，又為二十四小時）、時（八刻，又以小時為四刻）、刻（十五分）、分，以下與前同。 [15]




[ 本帖最后由 duomeiti 于 2007-2-26 15:27 編輯 ]

　　引文中括號內(nèi)文字為原書所加之注。引文的前半部分講的是60進位制的角度單位，是傳教士引入的結(jié)果；后半部分就是新的時刻制度，本質(zhì)上與傳教士所介紹的西方時刻制度完全相同。《數(shù)理精蘊》因為有其“御制”身份，它的記述，標志著新的時刻制度完全獲得了官方的認可。
　　有了新的時刻制度，沒有與時代相應的計時儀器，時間計量也沒法發(fā)展。
　　中國傳統(tǒng)計時儀器有日晷、漏刻、以及與天文儀器結(jié)合在一起的機械計時器，后者如唐代一行的水運渾象、北宋蘇頌的水運儀象臺等。日晷是太陽鐘，使用者通過觀測太陽在其上的投影和方位來計時。在陰雨天和晚上無法使用，這使其使用范圍受到了很大限制。在古代，日晷更重要的用途不在于計時，而在于為其它計時器提供標準，作校準之用。漏刻是水鐘，其工作原理是利用均勻水流導致的水位變化來顯示時間。漏刻是中國古代的主要計時儀器，由于古人的高度重視，漏刻在古代中國得到了高度的發(fā)展，其計時精度曾達到過令人驚異的地步。在東漢以后相當長的一段歷史時期內(nèi)，中國漏刻的日誤差，常保持在1分鐘之內(nèi)，有些甚至只有20秒左右。[16] 但是，漏刻也存在規(guī)模龐大、技術(shù)要求高、管理復雜等缺陷，不同的漏刻，由不同的人管理，其計時結(jié)果會有很大的差別。顯然，它無法適應時間計量在準確度和統(tǒng)一化方面的要求。
　　與天文儀器結(jié)合在一起的機械計時器也存在不利于時間計量發(fā)展的因素。中國古代此類機械計時器曾發(fā)展到非常輝煌的地步，蘇頌的水運儀象臺，就規(guī)模之龐大、設計之巧妙、報時系統(tǒng)之完善等方面，可謂舉世無雙。但古人設計此類計時器的原意，并非著眼于公眾計時之用，而是要把它作為一種演示儀器，向君王等表演天文學原理，這就注定了由它無法發(fā)展成時間計量。從計量的社會化屬性要求來看，在不同的此類儀器之間，也很難做到計時結(jié)果的準確統(tǒng)一。所以，要實現(xiàn)時間計量的基本要求，機械計時器必須與天文儀器分離，而且還要把傳統(tǒng)的以水或流沙的力量為動力改變?yōu)橐灾劐N、發(fā)條之類的力量為動力，這樣才能敲開近代鐘表的大門，為時間計量的進步準備好基本的條件。在我國，這一進程也是借助于傳教士引入的機械鐘表而得以逐步完成的。
　　最早把西洋鐘表帶到中國來的是傳教士羅明堅（Michel Ruggieri，1543-1607）。[17]羅明堅是意大利耶穌會士，1581年來華，先在澳門學漢語，后移居廣東肇慶。他進入廣東后，送給當時的廣東總督陳瑞一架做工精制的大自鳴鐘，這使陳瑞很高興，于是便允許他在廣東居住、傳教。
　　羅明堅送給陳瑞的自鳴鐘，為適應中國人的習慣，在顯示系統(tǒng)上做了些調(diào)整，例如他把歐洲機械鐘時針一日轉(zhuǎn)兩圈的24小時制改為一日轉(zhuǎn)一圈的12時制，并把顯示盤上的羅馬數(shù)字也改成了用漢字表示的十二地支名稱。他的這一更改實質(zhì)上并不影響后來傳教士對時刻制度所做的改革，也正因為這樣，他所開創(chuàng)的這種十二時辰顯示盤從此一直延續(xù)到清末。
　　羅明堅的做法啟發(fā)了相繼來華的傳教士，晚于羅明堅一年來華的利瑪竇也帶來了西洋鐘表。當還在廣東肇慶時，利瑪竇就將隨身攜帶的鐘表、世界地圖以及三棱鏡等物品向中國人展示，引起中國人極大的好奇心。當他抵達北京，向朝廷進獻這些物品時，更博得了朝廷的喜歡。萬歷皇帝將西洋鐘置于身邊，還向人展示，并允許利瑪竇等人在京居住、傳教。
　　明朝滅亡之后，來華傳教士轉(zhuǎn)而投靠清王朝，以繼續(xù)他們在華的傳教事業(yè)。在他們向清王朝進獻的各種物品中，機械鐘表仍然占據(jù)突出地位。湯若望就曾送給順治皇帝一架“天球自鳴鐘”。在北京時與湯若望交誼甚深的安文思（Gabriel de Magalhaens，1609－1677）精通機械學，他不但為順治帝、康熙帝管理鐘表等，而且自己也曾向康熙帝獻鐘表一架。南懷仁還把新式機械鐘表的圖形描繪在其《靈臺儀象志》中，以使其流傳更為廣泛。在此后接踵而至的傳教士中，攜帶機械鐘表來華的大有人在。還有不少傳教士，專門以機械鐘表師的身份在華工作。
　　傳教士引進的機械鐘，使中國人產(chǎn)生了很大興趣。崇禎二年，禮部侍郎徐光啟主持歷局時，在給皇帝的奏請制造天文儀器的清單中，就有“候時鐘三” [18]，表明他已經(jīng)關(guān)注到了機械鐘表的作用。迨至清朝，皇宮貴族對西洋自鳴鐘的興趣有增無減，康熙時在宮中設有 “兼自鳴鐘執(zhí)守侍首領(lǐng)一人。專司近御隨侍賞用銀兩，并驗鐘鳴時刻”。在敬事房下還設有鐘表作坊，名曰“做鐘處”，置“侍監(jiān)首領(lǐng)一人”，負責鐘表修造事宜。[19]在上層社會的影響之下，制作鐘表的熱情也普及到了民間，大致與宮中做鐘的同時，在廣州、蘇州、南京、寧波、福州等地也先后出現(xiàn)了家庭作坊式的鐘表制造或修理業(yè)，出現(xiàn)了一批精通鐘表制造的中國工匠。清廷“做鐘處”里的工匠，除了一部分由傳教士充任的西洋工匠之外，還有不少中國工匠，就是一個有力的證明。鐘表制作的普及，為中國時間計量的普及準備了良好的技術(shù)條件。
　　中國人不但掌握了鐘表制作技術(shù)，而且還對之加以記載，從結(jié)構(gòu)上和理論上對之進行探討和改進。明末西洋鐘表剛進入中國不久，王徵在其《新制諸器圖說》（成書于1627年）中就描繪了用重錘驅(qū)動的自鳴鐘的示意圖，并結(jié)合中國機械鐘報時傳統(tǒng)將其報時裝置改成敲鐘、擊鼓和司辰木偶。清初劉獻廷在其著作《廣陽雜記》中則詳細記載了民間制鐘者張碩忱、吉坦然制造自鳴鐘的情形。《四庫全書》收錄的清代著作《皇朝禮器圖式》中，專門繪制了清宮制作的自鳴鐘、時辰表等機械鐘表的圖式。嘉慶十四年（1809），徐光啟的后裔徐朝俊撰寫了《鐘表圖說》一書，系統(tǒng)總結(jié)了有關(guān)制造技術(shù)和理論。該書是我國歷史上第一部有關(guān)機械鐘的工藝大全，亦是當時難得的一部測時儀器和應用力學著作。[20]
　　中國的鐘表業(yè)在傳教士影響之下向前發(fā)展的同時，西方鐘表制作技術(shù)也在不斷向前發(fā)展。歐洲中世紀的機械鐘計時的準確性并不高，但到了17世紀，伽利略發(fā)現(xiàn)了擺的等時性，他和惠更斯各自獨立地對擺的等時性和擺線做了深入研究，從而為近代鐘表的產(chǎn)生和興起也為近代時間計量奠定了理論基礎。1658年，惠更斯發(fā)明了擺鐘，[21]1680年，倫敦的鐘表制造師克萊門特（Clement）把節(jié)擺錨即擒縱器引入了鐘表制作。[22]這些進展，標志著近代鐘表事業(yè)的誕生。
　　那么，近代鐘表技術(shù)的進展，隨著傳教士源源不斷地進入我國，是否也被及時介紹進來了呢 ？答案是肯定的，“可以說，明亡（1644）之前，耶穌會士帶入中國的鐘是歐洲古代水鐘、沙漏，中世紀重錘驅(qū)動的鐘或稍加改進的產(chǎn)品；從清順治十五年（1658）起，傳入中國的鐘表有可能是惠更斯型鐘；而康熙二十年（1681）以后，就有可能主要是帶擒縱器和發(fā)條（或游絲）的鐘（表）。”[23]即是說，中國鐘表技術(shù)的發(fā)展與世界上近代鐘表技術(shù)的進步幾乎是同步的。這為中國邁入時間計量的近代化準備了基本條件。當然，只是有了統(tǒng)一的計時單位、有了達到一定精確度的鐘表，沒有全國統(tǒng)一的計時、沒有時間頻率的量值傳遞，還不能說時間計量已經(jīng)實現(xiàn)了近代化的要求。這是不言而喻的。