我們在看古典小說時經常看到,幾時幾刻,幾更造飯,幾更出兵,皇上也是幾更上朝,受百官朝賀,死刑犯一般又是在午時三刻斬首,《紅樓夢》紅豆詞中也有「滴不盡相思血淚拋紅豆,開不完春柳春花滿畫樓。……展不開的眉頭,捱不明的更漏。」還有許多,不一而足。
說明在古代雖然不像現在能隨時看看鐘表手錶甚至手機等知道時間,但也有量度時間的辦法。那古代是怎麼計時的呢?
根據相關資料,中國古代計時器的創始時間不晚於戰國時代(公元前476~前222)。有根據日影長短及方向測定時間的圭表、日晷,有利用流體力學原理製作的刻漏(用水)和沙漏,有採用機械傳動的渾天儀、水運儀象臺等。
人類最早使用的計時儀器利用太陽的射影長短和方向來判斷時間。前者稱為圭表,用來測量日中時間、定四季和辨方位;後者稱為日晷,用來測量時間。
公元前1300~前1027年,中國殷商時期的甲骨文已有使用圭表的記載。確切記載使用圭表的時間為公元前659年。圭表等太陽鍾在陰天或夜間就失去效用。為此人們又發明了漏壺和沙漏、油燈鍾和蠟燭鍾等計時儀器。
圭表直立於平地上測日影的標杆和石柱,叫做表;正南正北方向平放的測定表影長度的刻板,叫做圭。當太陽照著表的時候,圭上出現了表的影子,根據圭上表影,就可知道方向、時間、季節等。
日晷通常由銅製的指針和石制的圓盤組成。銅指針叫做「晷針」,垂直地穿過圓盤中心,起著圭表中立竿的作用,因此,晷針又叫「表」;石制的圓盤叫做「晷面」,安放在石臺上,呈南高北低,使晷面平行於天赤道面,晷針的上端指向北天極,下端指向南天極。
晷面兩面都有刻度,分子、醜、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥十二時辰,每個時辰又等分為「時初」、「時正」,這正是一日24小時。
刻漏又稱漏刻、漏壺。漏壺主要有洩水型和受水型兩類。早期的刻漏多為洩水型。水從漏壺底部或側面漏出,浮在漏壺水面上的漏箭隨水面下降,由漏箭上的刻度指示時間。後來創造出受水型,水從漏壺以恆定的流量注入受水壺,浮在受水壺水面上的漏箭隨水面上升指示時間,提高了計時精度。同時,採用一些裝置保持恆定的流量,首先應使漏壺的水位保持恆定。
並且,為減少刻漏因環境幹、溼、冷、暖不同受影響,需要在白天和夜間分別參照日晷和星宿核對。
現在保存比較完整的傳世刻漏有兩個,均為受水型:一個在北京中國歷史博物館,是元代延祐三年(1316)造;一個在北京故宮博物院,是清代製造。
因為在冬天刻漏的水容易結冰,所以,有的改用流沙驅動的。否則,就得採用防凍措施了。
據記載,漢武帝時(公元前140~前87)洛下閎、鮮于妄人就製作渾天儀。到東漢張衡 (公元78年~139年)製造的渾天儀,用漏水驅動,能指示星辰的出沒時間,並天文觀察結果相符。
唐開元十三年(725年)僧一行和梁令瓚設計的水運渾天儀,能模仿天體運行。依靠水力使其運轉令其自轉,晝夜一周,除了表現星宿的運動以外,還能表現日升月落。
並且,在水運渾天儀上,還設有兩個木人,用齒輪帶動,一個木人每個時刻(古代把一晝夜分為一百刻)自動擊鼓,一個木人每個時辰(合現在兩個小時)自動撞鐘。當水運渾天儀造成之後,置於武成殿前,文武百僚看後,無不為其製作的精妙及測定朔望、報告時辰的準確而嘆服。
這臺儀器可以說是世界上最早的機械時鐘裝置,是現代機械類鐘錶的祖先,比公元1370年西方才出現的威克鍾要早六個世紀,並且比單純計時的鐘表功能更強大。
北宋元祐三年(1088)蘇頌、韓公廉等人製作了水運儀象臺,把樞輪的連續旋轉運動變為間歇旋轉運動。在樞輪的上方和圓周旁有"天衡"裝置──擒縱機構,是計時機械史上一項重大創造。
1276年,元代的郭守敬製成大明燈漏。它也是利用水力驅動,通過齒輪系及相當複雜的凸輪機構,帶動木偶進行「一刻鳴鐘、二刻鼓、三鉦、四鐃」的自動報時。
不過,這些渾天儀因為製造的複雜性,所以並不普及,應該一般用於國家天文觀測機構。而常用的計時器,白天應用圭表,晚上使用刻漏。皇宮官府及富豪人家甚至寺廟、軍營,可以專有自己的報更報時人,而普通百姓人家白天看太陽,晚上主要依靠街道上的更夫或鐘鼓樓的鐘鼓聲計時了。
西方的鐘表傳入中國應在明代,明代謝肇淛 《五雜俎·天部二》中說:「西僧利瑪竇有自鳴鐘,中設機關,每遇一時輒鳴。」
但即使是有了鐘錶,也只限於皇宮及高官府地。比如,《紅樓夢》第五一回:「說著,只聽外間屋裡槅上的自鳴鐘『噹噹』的兩聲。」不是一般人家能夠有的。