我们现代人使用很多工具来计算时间:时钟、手机、时钟等等。钟表和现代意义上的钟表是欧洲人发明的,并在明末清初传入中国。问题是,在明朝之前,古人是如何计算时间的?
在古代,几分钟就是一刻钟
古代中国人的智慧是无穷的。人们第一次使用的计时装置是一个叫“圭表”的计时器。其原理是通过计算遮阳板的长度来计算时间。它由两部分组成:一根石柱或一个竖立在地上测量遮阳板的物体称为“钟”,一个放在南北方向测量时钟阴影的台阶原型称为“Gui”,合称为“Gui钟”。这就是我们在书中所说的时间,意思是地面上的一把伞。但这种计时器也有明显的缺点,即如何计算云中或雷雨中的时间?
因此,聪明的古代计时器在一个圭表的基础上修理并制造了一个称为“日晷”的计时器。它的原理是通过光的投射来估计时间。太阳能地窖的物理结构由一根太阳能表针和一块刻有线条的太阳能表盘组成。随着太阳随时间移动,表盘指针在不同方向上的投影也会移动。在对太阳时钟计时器进行长期观察后,古人确立了一条规则,即一天分为12小时100分钟。例如,四分之三正午指的是正午位置的第三个刻度。这个计时器解决了一天有多长的问题。
日晷像圭表一样先进。同时,它也建立了一天有多长的规则,但其缺点仍然存在,不能解决云天和雷暴的时间决策问题。古人在日晷的基础上更进一步,发明了一种“缺刻”计时器。其原理是利用水流平衡原理。它的物理结构是向罐子里注满水,并通过观察罐子上刻的时间轴(也称为箭头)的位置来估计时间。它的优点是显而易见的:它完全摆脱了阳光的影响,不受天气和气候的影响。因此,当它被发明时,它被广泛传播并在人们中使用。
在古代,几分钟就是一刻钟
当然,科学是随着时代的发展而进步的。“漏刻”计时器也有缺点,即完全依靠人工工作既费时又费力。古人开始专门研究并发明了机械力计时器。宋朝科学家苏嵩在张衡汉代发明的水运浑天仪的基础上,成功地改变了水运装置的成像平台。它不仅能显示12小时,而且能准确地表示时间。除了这种机械计时器,古人还发明了相转、油灯钟、蜡烛钟、沙袋(即我们现在的沙袋桶)等。清朝末年,人们逐渐接受西方使用更精确的时钟。
在计时方法上,现代计时方法与古代计时方法存在差异。古人把白天和黑夜平均分为100分钟,约为14.4分钟。隋唐时期,古人发明了计时方法,并制定了一天等于12小时的规则。在采用了西方的钟表之后,古人也逐渐接受了西方的24小时计时法,100个字符的系统变成了96个字符的系统:1小时等于2小时,1小时等于四分之一,1分之一等于15分钟,逐渐按照现代的计时方法。
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