上古时候,白天人们可以利用日晷,通过观察日影的方位来确定时间,可是晚上没有了太阳,日晷无法正常工作,那该如何计时呢?古代有专职的打更人,夜里敲着木头梆子走街串巷口头报时。夜里的时间不需要很准确,大概知道是什么时辰就可以了,因此将一夜分为五更,每更约两个小时,打更人仅整点报时就可以了。
那么,打更人的时间又是从哪里来的呢?
在周朝,夜晚的计时由挈壶氏负责。在《周礼》中,挈壶氏属于夏官司马系统,凡国家有军事行动,挈壶氏就要带着“壶”随军出征,负责为军队提供夜间时间播报。其官名中的“壶”就是挈壶氏的计时工具,名叫漏壶。漏壶是依靠地球重力来计时的,不需要太阳光,因此不仅夜里靠它计时,即便是白天也同样需要。因为日晷只适用于晴天,一旦遇到不见天日的阴天、雨雪天以及雾霾、沙尘等恶劣天气,日晷依然无法正常工作。因此,漏壶计时的局限更小,适用范围更广,在历史上始终是大面积推广使用的主流计时方式。
漏壶之所以名叫漏壶,是因为壶中有洞,壶中的水可以滴漏下来。但是漏壶计时并不是在漏壶上刻出刻度,以壶中水位线的高低来记录时间,而是需要另一个有刻度的容器来配合使用。实际上漏壶只起盛水、滴水的作用,真正计时的是位于漏壶下面的配套容器,这个容器承接漏壶滴下的水滴,人们就是观察容器中水所淹没的刻度来确定相应的时间的。
这个配套容器有多少个刻度呢?古人将一昼夜分为刻,因此就有个刻度。按一昼夜24小时共分钟计算,一刻约为今天的14.4分钟。
这个计时装置并不是完全自动化的,也需要人工操作——“以水火守之”。漏壶中的水不断滴落,壶中的水就会逐渐减少。善于观察的古人已经敏锐地察觉到一壶水和半壶水的滴水速度是不一样的,这个速度差会直接影响到计时的准确性,因此需要有专人经常为漏壶加水,使漏壶保持水常满的状态,以确保滴漏的匀速,这就是以“水”守之。发展到后来,专门为漏壶设计了补给壶,一个不够就加两个,两个不够加三个,多级漏壶的出现终于解决了夜里为漏壶人工续水的麻烦。
至于以“火”守之,就是用火照明,便于打更人夜间随时查看时间。当然除了照明,火还要用来为漏壶烧水。
使用漏壶最麻烦的是冬季,因为冬季气温低,漏壶里的水只要一有冰凌就会影响水滴的正常滴漏,所以冬季的漏壶只能用热水,这就需要有人负责为漏壶烧开热水、添加热水。
除此之外,漏壶计时还面对一个现实问题。我国处于北半球北回归线及以北地区,春秋夏冬四季的昼夜长短不同。例如以夏季的夜间时长报送冬夜时间则不足,而以冬季的夜间时长报送夏夜时间则有余,因此还需要依据不同时节的昼夜长短进行调整,才能准确报时,这就是“分以日夜”的意义。
按照漏壶中计时用的流动物质来分类,可以分为水漏、沙漏。水漏在冬季使用很不方便,而沙漏则不存在这个问题,那岂不是沙漏更适用于北方地区吗?其实不然,流沙虽然不受气温的影响,但是达到一定量的流沙却很容易堵塞,与水相比,更难做到匀速流动,计时的准确性自然大打折扣,所以古人还是以水漏为主,一般将装有少量流沙的沙漏用做短暂的倒计时。是以,人们将更多的精力放在了对水漏的研究和改进上,除了晋朝的三级漏壶,唐朝的四级漏壶外,还改变了漏壶的造型,在北宋时期产生了风靡一时的莲花漏,之后又有改良的宝山漏。
漏壶计时说简单也简单,毕竟没有多么高深的科学原理,而且简单方便容易操作,但是说难也难。个刻度的确定、漏壶中蓄水量对水滴滴速的影响、四季昼夜长短不同在计时上的调整等等,这些都来自于细致入微的观察、试验以及精准的计算,他们所代表的科学精神不容小觑。
古人云:“莫将容易得,便作等闲看。”拿来漏壶随口做一番“精彩”的点评容易,但要开天辟地制作第一只漏壶,设计一套计时工具,便不啻于登天之难。