古代计时：漏刻、日晷、机械计时

中国古人对时间的认识，有一个不断发展的过程。最早使用的时间单位应当是“日”。太阳是全世界人认识时间的第一个标志物。先秦时期的《击壤歌》唱道：“日出而作，日入而息。”太阳的升与落是一日劳作和休息的标志。由昼与夜组成的一天，则是一年的基本单位。汉字中，“旦”字表示太阳刚刚升起，把“旦”倒过来就是古体字的“昏”。随着先民们认识的深入，白天和黑夜又被细分。《左传》记载“日之数十，故有十时”，这种划分一日为十时的方法，应当和古代传说羲和生了十个太阳相关。后来普遍流行的是一日为十二时辰的分法。

另一种等时制是把一天均分为一百等份，即百刻制，这是中国古代特有的计时法，其产生年代尚无定论。但关于百刻计时的资料，既有文字记载，也有出土文物印证。东汉许慎在《说文解字》中就指出“昼夜百刻”，东汉马融注解《尧典》时说：“古制刻漏昼长六十刻，夜短四十刻；昼短四十刻，夜长六十刻；昼中五十刻，夜亦五十刻。”这里所讲的古制，当指春秋战国时期或更早。汉以后历代都将十二时辰和百刻制配合使用，但一百和十二不可通约，因此，各个朝代的配合方案常有改变。

中国古代人说时间，白天与黑夜各不相同，白天说“钟”，黑夜说“更”或“鼓”，因此有“晨钟暮鼓”之说。古时城镇多设钟鼓楼，晨起（辰时，现在的7点）撞钟报时，所以白天说“几点钟”；暮起（酉时，现在的19点）击鼓报时，所以夜晚说“几鼓天”。夜晚说时间也有用“更”的，这是由于巡夜人边巡行边敲击梆子，以点数报时。从酉时（现在的19点）起，巡夜人敲击手持的梆子或鼓，称为“打更”。全夜分五个更，19点至21点一击，为一更；21点至23点两击，为二更；23点至凌晨1点三击，为三更；1点至3点四击，为四更；3点至5点五击，为五更；之后天亮了，不再打更。“夜半”或“半夜”之说一般是泛指，如夜半歌声，没有实指几点时唱，而是指在某一段时间唱；若要实指，就得在“半夜”前后加字，那就有实指了。如三更半夜，实指了三更。又如过了半夜，实指“过了”，这时就有说法了：夜的一半在什么时间？在正三更处，即子时四刻，就是现在的零点整。另外，古代军队营寨里也有打更的，不过敲击的不是木制的梆子，而是金属的梆子，叫作“金柝”。《乐府诗集·木兰诗》中有“朔气传金柝，寒光照铁衣”的诗句，这里的金柝即刁斗，三足一柄，白天用以烧饭，夜晚用以打更。在“更”之下，有个名叫“点”的专用时间，一更分为五点，差不多是现在的24分钟。三更两点，相当于现在所说的深夜11时48分。

汉代日晷，中国国家博物馆藏

“时”以下的计量单位为“刻”，一个时辰分作八刻，每刻等于现时的15分钟。“刻”以下为“字”，关于“字”，粤语地区和闽南语地区至今仍然使用，如“下午三点十个字”，意思是15时50分。据语言学家分析，粤语中所保留的古汉语特别多，原因是古代中原人流落岭南，与中原人久离，其语言没有同留在中原的人一样“与时俱进”。“字”以下又用细如麦芒的线条来划分，叫作“秒”。秒字由“禾”与“少”合成，“禾”指麦禾，“少”指细小的芒。秒以下无法画出来，只能用“细如蜘蛛丝”来说明，叫作“忽”。如“忽然”一词，“忽”指极短时间，“然”指变，合在一起的意思是在极短时间内有了转变。

一日分为十二时辰，比日大一号的刻度是月。古人很早就认识到了月亮定期的循环变化，把月亮圆缺的一个周期称为一个朔望月，把完全见不到月亮的一天称朔日，定为阴历的每月初一；把月亮最圆的一天称望日，为阴历的每月十五（或十六）。从朔到望，是朔望月的前半月；从望到朔，是朔望月的后半月；从朔到望再到朔为阴历的一个月。一个朔望月为29天半，实际上是29天12小时44分3秒。出土的西周铜器金文上大量出现初吉、既生霸、既望、既死霸这四种名称。关于它们的含义历来有许多争议，在古代大致有两大类解释：一种是初吉、既生霸、既望、既死霸代表每月某一天或两三天，这叫作定点月相说。另外一种四分月相说则认为周代将一月分四份，每份一个名称。也有学者认为西周将一个朔望月分成两半，上半月称既生霸，下半月称既死霸，而初吉和既望则指新月和满月。另外，还有很多学者认为既生霸、既望、既死霸是一个月三个时段的名称，也是三种月相名，这种说法称为三点三段说。而初吉与月相无关，与其他三个术语有所区别。

北京钟楼内大钟

日和月因为太阳和月亮的循环变化直接看得到，但认识季节就有一定的难度。四季中古人最先认识的是春天和秋天，这是由于对农业生产来说，春种和秋收是最重要的。甲骨文中到现在还没有发现“夏”字。“冬”字虽然有，但表达的是“终”字的意思。大概因为古人更早熟悉“春”和“秋”的划分，即便在出现了“夏”“冬”后，有些古籍说起四时，也依旧把春秋连起来，把四季说成“春秋冬夏”。最早的一部编年体史书被命名为《春秋》，应当就和这一古老的习惯有关。

“年”是我们生活中很大的时间单位，认识它就更需要对自然进行整体把握的思考能力。汉民族很早就发明了白天用立木测日影的方法，古人用这种简单的方法发现了冬至和夏至这两个重要的时间节点，由此延伸出春分和秋分，在两分两至之上，又发展出立春、立夏、立秋、立冬，最后发展成二十四节气。

中国古人认识一年的另一个途径来自夜晚对星星的观察。经过精密的观测，古人发现头顶的星空中，北极星永远挂在北方，而北斗七星按照季节不断地旋转，日落时，斗勺柄春天指东，夏天指南，秋天指西，冬天指北。聪明的古人于是把星空分成了青龙、朱雀、白虎、玄武四个星区，又在每个星区选出有代表性的七颗星，这就是二十八星宿。如果把一年的时间比喻为一个钟表表盘，那么北极星就是钟表的表芯，北斗七星就是指针，而二十八星宿则是周围的时间刻度。

依靠对于日、月、星的观测，在春秋战国以前中国古人已经建立了对日、月、四季和年的基本认识。其中最体系化、最有代表性的是“七十二候”。“七十二候”把二十四节气的每一个节气一分为三，并按时序分别选取三种物候编成，每一种物候都是可以作为时间变化标志的自然现象。

北京鼓楼曾设“铜刻漏”计时，现依据相关史料仿制后重置

发展到这个阶段，中国古人已经通过对天文地理的观察，基本掌握了大自然时间变化的秘密。这些有关时间的知识，对农业生产和社会生活意义重大。一旦清楚了时间循环的链条，古人就可以预先知道大自然即将发生的许多变化，从而有条不紊地安排一年的生产和生活，并从中抽象出敬天顺时、尊重自然、天人合一等思想观念。这些观念构成了我们中国文化最核心的理念，直到今天依旧发挥着重要作用。

秦汉“晷仪”目前出土了三具，它们是一种功能不太明确的仪器，兼有定方位、占候等功能。关于晷仪的性质和用法众说纷纭，但应该是源于上古时候“立表测影”的圭表。立一根杆子，杆影在一天中的方位变化，实际上反映了太阳方位的周日变化，利用这一点便可制成日晷，用来测量真太阳时。由此，很容易使人联想到，如果在一个圆盘的中央垂直立一根细棍（晷针），不就成了一个简单的日晷吗？再把圆盘加以改造，按晷针不同时刻在盘上的投影刻上刻度，晴天的时候放在外面便可计时了。

这样想想是很简单，但实际做起来对古人而言却似乎困难重重，以至于又过了1000年，直到南宋，才出现“赤道式日晷”的清楚记载（南宋曾敏行《独醒杂志》，1176年）。这种日晷的晷针垂直于晷面且横穿晷心，晷盘平行于天赤道（也就是说，晷针的延长线正连接着南、北天极），正反面刻度相同。向北的一面用于春分到秋分这半年，余下的时间用向南的一面（春分、秋分时，太阳正好与晷面平行着经过天空，南北晷面皆无影）。晷影在晷面上的方位角和时角相等，因此晷影是落在等分刻度形式的时刻线上。

这里所描述的日晷是用木头做的；后来人们逐渐把木质改为石质的整圆晷面，以抵御风雨侵蚀。

古代保存下来的日晷都在西安，一具是小雁塔日晷，适用于从春分到秋分的夏季半年，算是尚不完善的赤道式日晷，年代约在隋唐（僧一行已描述过赤道式日晷的形态，但未流传下来）；另一具大清真寺日晷，不清楚其用法，是一座可左右旋转的地平式日晷，可能与元明时期中国与阿拉伯文化的交融有关。

另外，元代郭守敬曾创制半球形的仰仪，模仿天球，既能测天，也可用来测时，还能通过小孔投影来观测日食，避免伤害眼睛。但是元代中西交流通畅，此类日晷在西方十分古老（“球面日晷”的历史可追溯到公元前3世纪），难以确定它的源流。这种仪器后被专门用作太阳时指示器，又称仰釜日晷，有两件类似的日晷分别保存在朝鲜和日本。

北京故宫博物院慈宁宫前陈设的青铜月晷

本土日晷在中国为什么发展如此缓慢？前面说了，“按晷针不同时刻在盘上的投影刻上刻度”，不就可以成为一个日晷吗？难就难在刻度上。只有当晷面与天赤道平行摆放时，晷针每天在盘上的投影才会均匀地改变方位角，也才能简单地按投影来刻制刻度线。

而其他样式的日晷，最常见的如地平式日晷，确定它的刻度就要用到投影几何知识——这恰恰是中国古代所欠缺的。而赤道式日晷尽管安装比较复杂，但在刻度上则相对简单，因此，中国古代流行赤道式日晷，是很自然的。而这么晚才流行起来，部分可以归咎于天赤道这个概念较为抽象，不能脱离天球而存在；虽然东汉已有浑天说，但是其中不太明确的天球观念要深入人心尚需时日。

古代西方的日晷，样式要丰富得多。这是因为古希腊人对于球面坐标系统，以及这种系统所需要的球面几何学，都已经掌握（今天全世界天文学家统一使用的天球坐标系统，就是从古希腊原封不动继承的）。对于平面几何学，当然更不用说了。古希腊人还掌握了将球面坐标投影到平面上的方法，及这种投影过程中所涉及的几何学原理，特别是关于圆锥截面的知识。因此，古代西方的日晷不但有水平式的“平晷”，还有挂在墙上的“立晷”、面南的“天顶晷”等。这些种类多样的日晷在明末传入中国时被统称为“洋晷”，引起了当时人们极大的学习兴趣。

清代铜镀金提环式日晷，北京故宫博物院藏

无论是在中国还是在西方，机械钟最早模拟的都是天球运动，因此也被称为天文钟。从张衡开始有水运“浑象”、浑天仪，它们本质上也是时钟装置。张衡以“漏水”驱动的浑象或浑天仪，能自动与天体的周日视运动同步，并通过“蓂荚”这个报时装置显示历日的推移。蓂荚传说是帝尧时代的一种植物，生长极有规律：每个朔望月的初一开始每天长出1荚，到十五共生出15荚；从十六开始，它又每天落下1荚，到月底，若该月为30日，正好全部落完。如逢小月多出1荚怎么办？这1荚就不会落下来，而是枯焦掉。这样，人们就可以知道每一天是朔望月中的第几天，到月底还能知道本月是大月还是小月。

张衡仪器的主要功能是演示、占候，同时也具备粗略的报时功能。所谓粗略，是指一天只报一次而言，并不意味着不精确。事实上，要准确地推移历日，就得控制好误差累积，需要很高的精度。张衡的仪器可以被视为机械天文钟的始祖。

要使机械天文钟报出更精确的时间，就需要加入擒纵机构（一种机械能量传递的开关装置），周期性地控制、释放动力轮，使后者的连续运动变为可计数的间断运动。11世纪后期，北宋苏颂的水运仪象台已设计出了水轮的擒纵装置，使均匀的水流依次装满水斗，但是这个擒纵装置本身并不创造等时性，等时性仍然来源于水流的均匀性（吴国盛语）。

宋代计时器——莲花漏

这与伽利略以来，基于钟摆的“摆动等时性”制造的机械钟有本质不同。因为单摆的小幅摆动近似简谐振动，周期只与摆的长度及当地的重力加速度有关，后者在地球表面上同一地点通常是不变的。从此以后，计时走上了依靠“稳定的振荡”这一条康庄大道，如立钟、座钟的钟摆振动，后来发展为怀表、手表里的摆轮振动，进而又在20世纪60年代发展为利用压电效应使石英晶体产生高频的机械振动——这就是今天最流行的民用计时仪器“石英表”。

提高振荡频率是改善精准度的主要途径，机械表在这方面无法与石英表比肩，渐渐变成了纯粹的奢侈品，不再以精度取胜。2017年出品的一款瑞士表，通过一系列高科技将机械表的振荡频率提高到惊人的10.8万次每小时，每天误差仅1/4秒——仍远不如普通的石英表准确。

因此在整个古代，或者说在西方钟表传入之前，中国的机械计时在本质上仍是基于“水流均匀性”的漏刻（具体器物名“刻漏”）计时。

西汉中期，武帝刘彻当政，开展了“太初改历”，于是当时呈现了一派繁忙景象：“乃定东西，立晷仪，下漏刻，以追二十八宿相距于四方。”（《汉书·律历志上》）这正是中国传统时间计量的集中体现。

“漏刻”又可分开来讲，“漏”是指装满水的漏壶，“刻”是指一天当中的时间划分单位。“箭”是标有时间刻度的标尺，漏壶里面的浮箭刻度可以显示、计量一昼夜的时刻。根据漏壶或箭壶（详见下文）中水量的均匀变化及水面在箭尺上指示的刻度，就可以计量时间。(www.zuozong.com)

这里就产生出了两个大问题：1.怎么保证水量变化是均匀的？2.如何使浮箭刻度对应一昼夜的时刻？

对第一个问题的解答是多级刻漏，实际上只需要两级。汉武帝初年的浮箭漏由两个漏壶组成：上面是供水壶，下面是受水壶，因壶内装有箭尺，通常也叫作箭壶。箭壶承接从供水壶流下的水，随着壶内水位的上升，安在箭舟上的箭尺也随着上浮，所以称作“（单级）浮箭漏”。

单级浮箭漏只有一个供水壶，要靠人工往供水壶里加水，总得有一定的时间间隔吧？没人能做到往供水壶里面持续地、均匀地加水，一刻不停，因此加水前后的水位就会有较大变化，导致流往箭壶的流量不稳定，因此计时误差较大。

经过多年的实践，人们又在供水壶上面加了一个漏壶，使下面的漏壶在向箭壶供水的同时，不断得到它上面那个漏壶流进来的水的补充，从而使下面这只直接向箭壶供水的漏壶的水位保持稳定，这就是“二级补偿型浮箭漏”。自此，古人已基本上解决了漏壶的水位稳定问题。二级补偿型浮箭漏发明的具体年代已不清楚，可能是在西汉中后期。据唐徐坚《初学记》记载，东汉张衡使用的就是典型的二级补偿型浮箭漏。

当然，理论上，供水壶上面的补偿漏壶，本身也有水位稳定问题，似乎再往上增加漏壶会更好，这就是多级补偿型浮箭漏。于是晋代有了三级漏，唐代出现四级漏，补偿壶最多达到过六个。但实验证明，二级已足够稳定，三级、四级效果不明显，四级以上完全没必要。

第二个问题就比较受文化惯性影响了，它也确实激起了文化碰撞。

在古代中国，从一开始就与漏刻联系在一起的是“百刻计时制”：把一昼夜时间均匀分为一百等份，每份称为“一刻”。百刻制的每刻时间是相等的。东汉许慎在《说文解字》中写道：“漏，以铜受水，刻节，昼夜百刻。”

这与我们今天说的“一刻钟”显然不同。按我们现在的习惯，一昼夜有二十四小时，每小时四刻钟，那就是九十六刻。但如果你以为九十六刻是一种现代习俗，那就错了。实际上，早在南朝梁武帝萧衍当政的时代（5—6世纪），就曾试图把百刻制改成九十六刻制。（以下参阅江晓原《天学史上的梁武帝》）而这是他决心做一个印度式的佛国君王、把南朝改造成佛国的庞大计划的一部分。

梁武帝萧衍

作为一种独立的计时系统，中国传统的“百刻制”原本没有问题，但百刻制与另一种时间计量制度——十二时辰制之间，没有简单的换算关系，从而带来诸多不便。这种不便在梁武帝之前至少已经存在了好几百年——只有汉哀帝时曾改行过一百二十刻——又在梁朝之后继续存在了1000多年，直到明末清初西洋天文学传入中国。

为什么梁武帝偏偏想到要改百刻制为九十六刻制？因为他是一位虔信佛教的君主，如用批评的口吻，就是“佞佛”。

梁武帝自登基之后，就开始不食荤腥，并坚持“日止一食，过午不食”这一佛教僧侣的戒律。如遇事务繁多，已经过了正午来不及吃饭，他竟漱漱口就度过这一天。梁武帝既然立志弘法，并且身体力行，在行动上以“僧戒”严于律己，因此对佛国君王的生活方式和作息时间也极力模仿。根据史书《大方广佛华严经》对佛国君王作息的记述，我们可以知道，佛国君王的作息是用印度民用时刻制度——昼夜八时来安排的。虽然印度与中国都是用水漏来计时，但中国刻漏单位是将昼夜分为一百刻，而印度民用时刻制度则分昼夜为八时（或六时）。刻度单位不一致，就不能方便地按照佛经中所讲的正确时刻来行事。因此，在梁武帝看来，将百刻改为与印度八时（或六时）制有简单换算关系的九十六刻是非常必要的。

梁代以后，各代仍恢复使用百刻制，直到明末清初西洋历法入华。西洋民用计时制度为二十四小时制，与中国十二时辰制也相匹配，在这种情况下，九十六刻制又被重新启用，成为清代官方的正式时刻制度。现今通行的小时制度，一小时合四刻，一昼夜正好是九十六刻——这正是梁武帝当年的制度。遥想梁武帝当年，焉能料到自己的改革成果，在一千余年后又会复活？

意味深长的是，梁代和清代两次改百刻为九十六刻，都受到了外来天文学的影响。清代受欧洲天文学的影响，梁代则受到了随佛教传来的印度古代天文学的影响。

梁武帝为表忠心事佛，四次舍身入同泰寺

知识拓展

中国古代时辰与现代时间的对比

古时候的中国人，将一昼夜划分成十二个时段，每一个时段叫一个时辰，一个时辰刚好是今天的两个小时。从西周起，人们就为每个时辰取了优雅别致的名字，又以地支来表示。每个时辰名，或描绘了天地间一景，或阐明起居作息的道理。

江苏南京紫金山天文台仪器——莲花漏

【子时】夜半，又名子夜、中夜，十二时辰的第一个时辰（北京时间23时至1时）。

【丑时】鸡鸣，又名荒鸡，十二时辰的第二个时辰（北京时间1时至3时）。

【寅时】平旦，又称黎明、早晨、日旦等，是夜与日的交替之时（北京时间3时至5时）。

【卯时】日出，又名日始、破晓、旭日等，指太阳刚刚露脸，冉冉初升的那段时间（北京时间5时至7时）。

【辰时】食时，又名早食等，古人“朝食”之时也就是吃早饭时间（北京时间7时至9时）。

【巳时】隅中，又名日禺等，临近中午的时候称为隅中（北京时间9时至11时）。

【午时】日中，又名日正、中午等（北京时间11时至13时）。

【未时】日昳，又名日跌、日央等，太阳偏西为日跌（北京时间13时至15时）。

【申时】晡时，又名日晡、夕食等（北京时间15时至17时）。

【酉时】日入，又名日落、日沉、傍晚，意为太阳落山的时候（北京时间17时至19时）。

【戌时】黄昏，又名日夕、日暮、日晚等，此时太阳已经落山，天将黑未黑。天地昏黄，万物朦胧，因此称黄昏（北京时间19时至21时）。

【亥时】人定，又名定昏等，此时夜色已深，人们也已经停止活动，安歇睡眠了。人定也就是人静（北京时间21时至23时）。