王貞虎

21世紀(jì)的今天，我們有很多方式可以用來(lái)計(jì)算和測(cè)量時(shí)間，但在3千多年前，人類是如何測(cè)量時(shí)間的呢？

計(jì)時(shí)的漏壺、漏刻

很早之前，用來(lái)記錄時(shí)間的工具是漏壺。一只裝滿水的陶壺，底部流失的水就像流逝的時(shí)間，漏的水越多，代表流逝的時(shí)間越長(zhǎng)。公元前1千多年，古埃及人就會(huì)用漏水的容器計(jì)量時(shí)間。中國(guó)古代則用漏刻來(lái)測(cè)量時(shí)間，漏刻是由漏壺和箭刻組成，漏壺里頭盛水，箭刻上的刻度用來(lái)表示時(shí)間。但漏壺漏水的速度并不穩(wěn)定，滿水時(shí)，漏水較快，水快流盡時(shí)，漏水較慢。為了穩(wěn)定水流速度，得多加漏壺，讓原先漏壺的水位固定。于是東漢出現(xiàn)了二級(jí)漏壺，晉代出現(xiàn)了三級(jí)漏壺，唐代出現(xiàn)了四級(jí)漏壺。

立竿見(jiàn)影的日晷

日晷則是白天記錄時(shí)間的工具，用的是立竿見(jiàn)影的原理。太陽(yáng)隨著時(shí)間在天空中運(yùn)行，不同時(shí)間會(huì)有不同的日影，利用日影位置的變化，就可以來(lái)測(cè)量當(dāng)下的時(shí)刻。

日晷由一平臺(tái)晷面和一根晷針構(gòu)成。若晷面和地球的赤道面一致，和地平面成一固定角度（此一角度和日晷擺放緯度的總和是90度，例如北緯30度的晷面和水平面呈60度），這種日晷稱為赤道日晷。另外還有地平日晷和垂直日晷。地平日晷是將晷面平放在地面，而垂直日晷則是掛在垂直墻面上。不同的日晷，在晷面上的時(shí)間刻度不盡相同，赤道日晷的時(shí)間刻度比較像手表，有均勻的時(shí)間刻度，其他日晷時(shí)間刻度則不均勻，不均勻程度和日晷放置的緯度有關(guān)。

確定時(shí)令的圭表

圭表是另一種利用日影的計(jì)時(shí)工具，它被用來(lái)記錄一年的日變化。圭表是由兩根互相垂直、呈L形的石柱所構(gòu)成，以正南正北方向平放在地面的稱做圭，垂直地面的稱做表。當(dāng)正午時(shí)分，太陽(yáng)經(jīng)過(guò)子午線的時(shí)候，會(huì)落影在圭上，日影的長(zhǎng)短隨著一年四季有所變化，北半球夏至的時(shí)候，日影最短，冬至最長(zhǎng)，南半球正好相反。圭表不僅可以用來(lái)制定節(jié)令，而且還可以用來(lái)在歷書中排出未來(lái)的節(jié)令，作為指導(dǎo)農(nóng)事活動(dòng)的重要依據(jù)。

圭與子午線

《達(dá)·芬奇密碼》一書中有一段描述，西拉跑到巴黎圣許畢斯教堂挖取拱心石，根據(jù)盟主和三大長(zhǎng)老的口供，拱心石是藏在通過(guò)圣許畢斯教堂的玫瑰線下。玫瑰線就是通過(guò)巴黎天文臺(tái)的子午線。1884年以前的本初子午線是這條子午線，之后才改成通過(guò)格林威治天文臺(tái)的子午線。但圣許畢斯教堂地上刻畫的線并不是玫瑰線，而是圭，玫瑰線并沒(méi)有通過(guò)教堂。

源于吊燈的鐘表

鐘表的雛形應(yīng)屬單擺鐘。意大利天文學(xué)家伽利略從教堂擺蕩的吊燈上發(fā)現(xiàn)了單擺原理，即吊燈擺蕩的幅度和擺動(dòng)的周期無(wú)關(guān)，也就是說(shuō)擺蕩幅度大與小所花的時(shí)間是一樣的，這種穩(wěn)定的周期特性正好可以用來(lái)計(jì)時(shí)。幾十年前掛在墻上的時(shí)鐘，很多都是利用擺垂來(lái)計(jì)時(shí)。

鐘表除了計(jì)時(shí)的功用外，還可以用來(lái)確定地球的經(jīng)緯。14世紀(jì)，歐洲進(jìn)入航海探索的時(shí)代。要在茫茫大海當(dāng)中找到船只的位置，光靠太陽(yáng)或夜晚星座是不夠的。從開始航?；顒?dòng)的400多年后，船長(zhǎng)要在船上量出經(jīng)緯度，還是件非常困難的任務(wù)，甚至因?yàn)槊院?，造?8世紀(jì)初英國(guó)四艘船艦觸礁，大約2000名水手淪為波臣。

地球的緯度是和所在位置對(duì)應(yīng)的北極星高度有關(guān)，而地球經(jīng)度是和當(dāng)?shù)貢r(shí)間有關(guān)。若有精確的鐘表，就可以換算出當(dāng)時(shí)的經(jīng)度。1770年，英國(guó)鐘表匠哈理遜制造出哈氏5號(hào)航海鐘，精確度可達(dá)每日誤差僅1/3秒。在哈理遜長(zhǎng)達(dá)30多年的研發(fā)下，航海鐘成為助力英國(guó)成為海上強(qiáng)國(guó)的神器之一。