中國古代
計量的發(fā)生,可以追溯到四五千年前的原始社會末期。隨著農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)和手工業(yè)之間的社會分工擴大以及交換關(guān)系的發(fā)展,開始提出對時間、長度、容量、重量等
計量的需要。古書記載,黃帝創(chuàng)立了度、量、衡、里、畝五個量,其時的大撓作甲子以紀日,堯帝命羲、和兩人參照日月、星辰制定歷法,舜帝外出巡視時協(xié)調(diào)各部落氏族的日月和四時季節(jié),統(tǒng)一音律和度量衡。夏禹以自己的身長、體重作為長度和重量的標準等。這些傳說記載,在一定程度上反映了古代
計量發(fā)展的萌芽情況。真正有信物可證的,有傳世的商代(公元前16世紀~約1060年)骨尺,尺長15.8厘米,一分十寸格。商代甲骨文中已采用干支記日法,還有“十三月”的記載,表明商代歷法中已有閏月。西周(公元前11世紀~前771年)的青銅器銘文中,記有“寽”、“勻”為重量單位的名稱。從銘文記事得知,周王室和領(lǐng)主貴族以一定量的銅作為賞賜、交換的等價物,可推測在金屬貨幣出現(xiàn)以前或同時,即在殷商后期或西周早期,重量
計量已經(jīng)產(chǎn)生并得到應(yīng)用。而由于營造宮室城垣,制造舟車、兵器以及天文測量、治理水患、丈量土地、盛量谷物等的需要,時間、長度、容量等
計量可能比重量
計量發(fā)生得更早。
春秋戰(zhàn)國時期(公元前770~221年),各諸侯國實行“粟米之征,布縷之征”,給公侯大夫致粟千斛萬鐘之祿;豪商巨賈身纏黃金萬鎰,結(jié)駟連騎,經(jīng)商致富;城市繁榮,手工業(yè)興盛。封建經(jīng)濟的發(fā)展,促進這一時期的計量迅速發(fā)展起來。一些諸侯國有各自的度量衡計量單位制和不同的計量器具系列。容量器在魯國有釜、庾、秉,齊國有豆、區(qū)、釜、鐘、秦國為升、斗、桶。秦、燕、楚、三晉用天平砝碼稱重,單位為石、鈞、斤、兩、銖、累,非十進制。戰(zhàn)國秦以六尺為步,二百四十方步為一畝。戰(zhàn)國中晚期,各諸侯國的度量衡量制,經(jīng)過改革和整頓更為完備。隨著各國間經(jīng)濟文化交流,戰(zhàn)爭兼并,計量單位制漸趨統(tǒng)一,但由于傳統(tǒng)習(xí)慣的影響,仍保留著地區(qū)性的單位名稱,單位量值參差不一,這種大體一致而各有差異的狀況,就是其后秦始皇統(tǒng)一中國度量衡的成熟條件。
統(tǒng)一性和法制性是計量特征的兩個重要方面。秦二十六年(公元前221年),秦始皇統(tǒng)一全國后,實行“一法度衡石丈尺,車同軌,書同文字”等一系列鞏固中央集權(quán)的措施。以皇帝最高權(quán)威,頒布統(tǒng)一度量衡的詔令,命令丞相隗狀、王綰和李斯等“法度量、則不壹、歉(嫌)疑者,皆明壹之”。立下法令,把度量衡單位制統(tǒng)一起來。詔令40個字,用統(tǒng)一的官方格式和小篆體鑄刻在度量衡器物上,規(guī)定凡“舟輿所載,日月所照”都要遵照執(zhí)行。同時監(jiān)制了成套的權(quán)衡和容量標準器,頒發(fā)全國各地,把商鞅在戰(zhàn)國秦實施一百多年的度量衡單位推行到全國,至今留傳下來的秦權(quán)和秦量有70多件,制造精良,量值準確,從發(fā)現(xiàn)或出土的地點看,幾乎遍及四方邊遠,可見秦朝統(tǒng)一命令在遼闊的疆域內(nèi)有效地實施。秦朝統(tǒng)一的度量衡制沿用了2000多年,形成了我國計量單位制獨特的體系。
嚴格實行計量單位制的法制管理,遠早于秦代?!抖Y記》和《周禮》都記載有先秦時期管理度量衡的制度,規(guī)定仲春仲秋之日,日夜同長,同度量,正權(quán)衡,校斗桶。還記有主管度量衡的官職。在中國歷史博物館陳列的戰(zhàn)國齊“子樂子銅釜”,它是齊國關(guān)卡使用的量器,器腹鐫刻109個金文,記著違反度量衡管理的懲處律令。1975年在湖北云夢睡虎地秦墓出土的1000多支秦律竹簡中,《工律》規(guī)定官方一年一度校正度量衡器。在《效律》中還嚴格規(guī)定了衡器和量器允許誤差的范圍,超差的就要對主管人員罰以兵器鎧甲或盾牌。這些文物是我國2000年多年前度量衡法制管理的歷史見證。
秦以后歷代,開國紀元,都要重新校定度量衡標準器,頒布度量衡制度、法令,列為國家典章。唐永徽年間(650~655年)制定的《唐律疏議》規(guī)定,國家度量衡由太府寺主管,每年八月校正度量衡器,如不按規(guī)定校驗,私自制造或使用不合格的度量衡器具;稱重官府的財物增減不平的,都要處以嚴酷的杖刑。監(jiān)校者沒有發(fā)覺或知情不報的也連同治罪?!缎绿茣?、《柳仲郢》傳記:柳仲郢任京都行政長官,嚴禁使用私制的權(quán)衡量器,在長安東西市設(shè)置了標準斗秤,供貿(mào)易使用。有一個倉吏竟敢私制斗秤“入票違約”,柳仲郢下令把他殺了并陳尸示眾。從此,沒有人再敢以身試法了。這則故事可證唐代執(zhí)法嚴厲。宋元明清各代都依唐律,把度量衡制列為本朝法典,并頒發(fā)標準器和定期校定。北京故宮博物院太和殿前丹陛兩側(cè)陳列著兩件計量器具,一件是乾隆年間制造的鎦金銅嘉量,另一件是測量太陽時的日晷,這是清政權(quán)穩(wěn)固的象征物。歷史的淵源,展示我國古代計量法制管理的繼承性。
我國2000多年創(chuàng)立的計量測試技術(shù)是古代文明的基礎(chǔ)。以其高超的水平應(yīng)用于經(jīng)濟、生產(chǎn)、科學(xué)、文化以及人民生活各個方面,促進了社會生產(chǎn)力的發(fā)展。
歷代的計量標準器都依據(jù)科學(xué)原理精心制作。秦孝公十八年(公元前344年),商鞅監(jiān)制頒發(fā)的銅方升,刻銘以當時的應(yīng)用數(shù)學(xué)分數(shù)定義十六有五分之一立方寸的體積為一升的容量。如今實測容積比原設(shè)計數(shù)大1%。西漢末年,新朝始建國元年(公元9年)制作一批標準器,其中新莽銅嘉量,巧妙地把尺度、容量、重量三個單位量組合在同一個器物上,器型為龠、合、升、斗、斛五個量,制作中既要形成五個容量單位量的結(jié)構(gòu),又要滿足斛深一尺、斛重二鈞的規(guī)格。器壁正面有81字總銘,每個量器上各有分銘、標明尺寸和容積。制造工藝相當復(fù)雜,當時采用的圓周率為3.1547。歷代數(shù)學(xué)家、律歷學(xué)家都以它為標準考校秦漢度量衡單位的量值。此器歷盡滄桑,如今完整無恙地保存在臺灣故宮博物院。
一些高水平的計量測量器具也應(yīng)需要被發(fā)明創(chuàng)造出來。春秋(公元前770~前221年)末期,楚國已使用小型權(quán)衡器——天平砝碼稱量黃金貨幣,按杠桿原理制作精巧,最小的砝碼只有0.2克,當時稱量的金飾件可以精確到四分之一銖,相當于16毫克。新朝制作的新莽銅卡尺,可以測量工件的圓徑和孔的深度,這項重大的發(fā)明適應(yīng)當時手工業(yè)成批生產(chǎn)提高測量工效的需要。據(jù)考證,我國在公元一世紀的東漢時期已有了桿秤,這是對世界計量技術(shù)的重大貢獻。三國時魏武帝曹操(155~220年)的兒子曹沖稱象的故事,說明當時已能利用浮力原理解決大秤量的技術(shù)問題。唐代制作一批精美的象牙尺,采用浮雕和撥鏤工藝,牙尺既是測量工具又是藝術(shù)珍品,朝廷用來賞賜功臣和贈送外國使者,日本遣唐使帶回的彩色唐牙尺,至今珍藏在日本古都奈良正倉院,這是中日兩國交流度量衡技術(shù)和友好往來的歷史見證。北宋初年,發(fā)現(xiàn)太府舊權(quán)衡器失準,影響朝廷收入,并出現(xiàn)使用權(quán)衡器作弊而引起諸多訴訟糾紛。內(nèi)藏庫官員劉承王圭(950~1013年)奉命重新考定了標準砝碼,創(chuàng)制了兩種小型精密戥秤,規(guī)定了防止舞弊正確使用大型權(quán)衡器的操作方法。給內(nèi)外府和四方大都頒發(fā)了新的權(quán)衡標準器。經(jīng)過徹底整改,不僅使權(quán)衡計量納入公正公平軌道,而且加快推進了唐代以來將衡重的“兩、銖、累、黍”非十進制,改為“兩、錢、分、厘、毫”十進制的進程。
把長度、容量、重量三個物理量建立起自然物標準,在我國秦漢時期已積累了這方面的知識并實驗應(yīng)用。西漢末年,律歷學(xué)家劉歆(?~23年)用積累和黃鐘律管互相參校,定出長度、容量、重量的單位標準量。這種利用音頻原理和黍的容重特性,使度量衡三個量之間建立起參數(shù)關(guān)系,在一定條件下是合理的。又如史書記:“黃金方寸,而重一斤”,“水一升,冬重十三兩”這些參數(shù)關(guān)系都是科學(xué)的。古時檢定度量衡器具十分強調(diào)時令,都選擇春分秋分時節(jié)進行,因為這時“晝夜均而寒暑平”氣溫適中,晝夜溫差小,校正度量衡器具不會受溫度變化的影響。古人還認識到“懸羽與炭而知燥濕之氣”,“煤故炭輕,濕故炭重”測量濕度的知識。在掌握度量衡技術(shù)方面,對自然規(guī)律有深入的了解。千百年來,祖先們接連不斷地進行計量測試實踐活動,積累了豐富的認識自然、改造自然的知識和經(jīng)驗,留下了彌足珍貴的度量衡文物,在中國燦爛的古代科學(xué)文明中,譜寫下光輝的一頁。計
木衡 臣于子銅環(huán)權(quán) 戰(zhàn)國·楚
始皇詔銅方升 秦 計算容積215.65立方厘米
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