第十八章 如家酒楼(一)(2/2)
摆钟,正是黄复华开发的另一个重要产品。
1582~1583年,意大利物理学家和天文学家伽利略发现了摆的等时性。1657年,荷兰物理和天文学家C.惠更斯,利用摆的等时性原理发明了摆钟。
单摆在摆角小于5°的条件下振动时,可近似认为是简谐运动。单摆做简谐运动的周期跟摆长的平方根成正比,跟重力加速度的平方根成反比,跟振幅、摆球的质量无关。由公式推导,摆长大约为1米时,单摆的周期为2秒。这种单摆就叫做秒摆,可用在摆钟上。
黄复华“发明”的摆钟的机芯结构包括走时和报时两大系统。走时系统包括走时原动系、传动系、擒纵调速系、上条拨针系和指针系5个部分。其中的擒纵调速系由擒纵机构和摆锤振动系统组成,合称擒纵调速器;报时系统由报时原动机构、传动机构、控制机构、打点机构和调速器等5个部分组成。这个摆钟带有报时功能,所以又称自鸣钟。
在有钟表以前,我国古代原来是怎么确定时间的呢?采用农历纪年,是不是每年的时间就长短不一样,一年就不是365天呢?
圭表是我国古代度量日影长度的一种天文仪器,由“圭”和“表”两个部件组成。直立于平地上测量日影的标杆和石柱,叫做表;正南正北方向平放的测定表影长度的刻板,叫做圭。正午时表影投在圭上,古人就能直接读出表影的长度值。
经过长期观测,古人不仅了解到一天中表影在正午最短,而且得出一年内夏至日的正午,烈日高照,表影最短;冬至日的正午,表影最长。于是,古人就以正午时的表影长度来确定节气和一年的长度。譬如,连续两次测得表影的最长值,这两次最长值相隔的天数,就是一年的时间长度。再结合观星,通过观察总结各种恒星的位置等复杂的天文学研究,我国古人就知道一年等于365天多的数值。
元代郭守敬、王恂制订的《授时历》,1281年施行。此历的回归年就采用365.2425日,与当今世界上通用的公历数值完全一样。
由于中国农历是一种“阴阳合历”,即根据太阳也根据月亮的运行制定的,因此不能完全反映太阳运行周期,但中国又是一个农业社会,农业需要严格了解太阳运行情况,所以在历法中又加入了单独反映太阳运行周期的“二十四节气”,用于确定闰月的标准。
二十四节气是一种用来指导农事的补充历法,在春秋战国时期形成。二十四节气是根据太阳在黄道(即地球绕太阳公转的轨道)上的位置来划分的。视太阳从春分点(黄经零度,此刻太阳垂直照射赤道)出发,每前进15度为一个节气;运行一周又回到春分点,为一回归年,合360度,因此分为24个节气。
节气的日期在阳历中是相对固定的,如立春总是在阳历的2月3日至5日之间。农历存在闰月,如按照正月初一至腊月除夕算作一年,则农历每一年的天数相差比很大(闰年有13个月)。为了规范年的天数,农历纪年(天干地支)每年的第一天其实并不是正月初一,而是立春,即农历的一年是从当年的立春到次年立春的前一天。
知道了一年的天数,每天的时间又怎么确定呢?
中国古代把一天分成十二个时辰,起始的子时为晚上的点整至凌晨1点整,以地支纪位,即十二生肖中的子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥,一个时辰是现在的两小时。又把晚上戌时作为一更,亥时作为二更,子时作为三,丑时为四,寅时为五更,“打更”、“更夫”等词全由“更”字而来。白天人们可看太阳、日晷或计时的“铜壶滴漏”之类东西判断时间,夜晚就不知时间了,于是由专人看着“铜壶滴漏”,按照时辰打鼓告诉民众。
刻漏,是中国古代使用时间最长,应用最广的计时器。漏是带孔的壶,刻是附有刻度的浮箭。刻漏有泄水型和受水型两种。早期刻漏多为泄水型漏刻,水从漏壶孔流出,漏壶中的浮箭随水面下降,浮箭上的刻度指示时间。受水型漏刻的浮箭在受水壶中,随水面上升指示时间,为了得到均匀水流可置多级受水壶。
漏刻计时的准确度取决于水流的均匀程度。早期漏刻大多使用单只漏壶,液位高,滴水速度较快,液位低,滴水速度较慢。为解决这一问题,古人进一步创制出多级漏刻装置。所谓多级漏刻,就是使用多只漏壶,上下依次串联成为一组,每只漏壶都依次向其下一只漏壶中滴水。这样一来,对最下端的受水壶来说,它上方的那只泄水壶因为有同样速率的来水补充,壶内液位能基本保持恒定,所以自身的滴水速度也就能保持均匀。
漏刻最早记载见于《周礼》。已经出土的最古漏刻为西汉遗物,共有三件,其中的一个满城铜漏,在1968年出土于河北省满城西汉中山靖王刘胜之墓中。刘胜是西汉景帝之子,史记卒于元鼎四年(即公元前113年),因故可以断定,这个铜漏应该制造于公元前113年之前,才能作为刘胜的陪葬品。