长安十二时辰中必懂的一个科普知识改编自马伯庸小说的《长安十二时辰》新鲜上映，剧中情节紧凑，叙事扎实，贴紧史实，引发了追剧热潮观众在欣赏情节的同时，往往忽略了一个细节，那就是当时的计间工具在古代，将线性的时间，划分成若干等量刻度，做到。
改编自马伯庸小说的《长安十二时辰》新鲜上映，剧中情节紧凑，叙事扎实，贴紧史实，引发了追剧热潮。观众在欣赏情节的同时，往往忽略了一个细节，那就是当时的计间工具。在古代，将线性的时间，划分成若干等量刻度，做到精准计时，减小误差，并非易事。
在《长安十二时辰》片头，导演巧妙地利用日晷指示时间，既突出了剧中主题，又能渲染紧张气氛。周朝时期，民间普遍用日晷计时，距今已有三千多年的历史。按摆放角度不同，日晷分为地平式、垂直式和赤道式等三类，以赤道式最为经典。赤道式日晷在摆放时，要与赤道平行，晷针上端指向北极，下端指向南极，通过阳光投影测定时间。
图1 《长安十二时辰》片头，每集片头的名字都对应着古代计时
日晷看似简单，内藏玄机。由晷针和晷面组成，两者相当于钟表的指针和表面。晷针垂直穿过晷面中心，晷面外延一般有三个圆圈，内圈标示天干地支，中圈刻有十二时辰，外圈对应每个时辰，再分“初”、“正”两格，由此将一天的时间划分为十二时辰，二十四小时。如今的“小时”概念，就是由晷面刻度演变而来，而钟表表面的设计灵感同样借鉴了晷面的结构。
赤道式日晷不仅可以授时，还可以指示节气。在一年中的春分和秋分，太阳的运行轨道与赤道平行，晷面无法标示时间。《周髀算经》记载：“故冬至日晷丈三尺五寸，夏至日晷尺六寸。冬至日晷长，夏至日晷短。”可见早在西汉时期，古人对日晷进行了深入的研究。
图2 《周髀算经》原名《周髀》，算经的十书之一，是中国最古老的天文学和数学著作
图3 日晷 结构图
北京故宫中保存着很多清朝石质日晷，其功能不仅是为了授时，更是作为皇家礼器之一，陈列于宫殿之前。慈宁宫的房产证上写着太后的名字，宫前摆放着故宫中唯一的月晷，以此显示宫殿主人既特殊又尊重的身份。
日晷过于笨重，无法搬运，而且只能处置在室外，另外，清朝文人钱泳在《履园丛话》中，也指出日晷的不足，他认为“日晷用于日中，月晷用于夜中，然是日有风雨，则不可用矣。”诸多客观条件的约束，限制了日晷的普及和使用。
图4 《长安十二时辰》里的火闹钟
《长安十二时辰》的第四集，陈参军率众靖安司搞事情。李必搬出火闹钟，立下军令状，提出一个时辰内找到狼卫线索，否则将交出靖安令。实际上，火闹钟不过是焚香计时的一种方式。在古代，民间根据不同的需要，制作了时长不一的香，供消费者选购。
焚烧时间最长的香，是一种盘香，上面标有刻度，焚香时长达三十昼夜。盘香多用于寺院、道观和祠堂。香条从内到外列成同心圆形状，其中有木屑，起到助燃的作用。焚香时，要选择空气流通顺畅的房间，将盘香垂直挂起，方便燃烧。
在室外焚香，依然受到气象条件的制约。古人从水滴均匀滴落中受到启发，发明了漏刻。最早的漏刻是陶制的，后来采用青铜材质，增强了实用性，主要分为受水式和漏水式。其中的原理是类似的，通过漏刻浮箭的上下移动，观测时间。据《汉书》记载：“漏刻以百二十为度。”清初，受西方钟表的影响，朝廷颁布了《时宪书》，将昼夜百刻调整为九十六刻，“一刻钟”等于十五分钟，一直沿用至今。
图5 古代高精度计时器-西汉漏壶
1968年，河北满城出土了一个青铜漏刻，是现存最早的西汉漏刻之一。这只三足漏刻分为提梁和漏壶两部分。提梁中央有长方形孔，用以扶箭直立，起到了限位的作用，另外，以提梁为标尺，便于精确计时。漏壶侧面装有滴水孔，据专家考证漏壶内部有节流装置，用以控制水滴流速。不过该装置用的是有机材料，经过时间侵蚀，早已腐朽无踪。
图6 漏刻示意图
这种便携式漏刻，具有特殊的军事价值。《六韬·分兵》明确指出：“明告战日，漏刻有时。”漏刻的出现，弥补了古代军队作战的计时需要。春秋时期，齐国司马穰苴与庄贾相约，“旦日日中会于军门”。司马穰苴率军先行，到达驻地后“立表下漏”以待庄贾。结果，庄贾与亲朋好友饮宴，夕时才至。司马穰苴旋即按军法将其处死。说明漏刻在先秦时期已有军队中广泛应用。
漏刻只是单级滴漏，存在水流速度不均匀的弊端。在靖安司，司天台报时博士庞灵值守多级滴漏，这是古代计时和授时的神器。滴漏的出现年代不详。《周礼》有“挈壶氏”的官职，“掌挈壶以令军井”，“凡军事县(悬)壶以序聚柝”，“皆以水火守之”。水守专司铜壶备水，火守不止要在夜间执火观察时刻，还要在冬季为铜壶保温，以防结冰。维持铜壶滴漏的工作人员竟达二十多人。
图7 六经图——唐吕才漏刻图
元延祐三年（公元1316年），广州人冼运行、杜子盛等人铸造了由日壶、月壶、星壶和受水壶等铜壶组成的三级滴漏。通过逐级滴漏，可以控制水位的相对恒定，水滴的速度始终保持匀速，从而精准地控制时间。
受水壶中央有一把铜尺，上面标有十二时辰，铜尺前方有木质浮箭。水滴由上至下依次滴落，受水壶水位上升，浮剑上移，校验铜尺，就能读出时辰。1919年，这套铜壶滴漏完成了历史使命，历时六百年。1959年，它成为国家博物馆的藏品，是我国现存最大、最早、最完整的铜壶滴漏。
多级滴漏的出现，归功于东汉科学家张衡。公元二世纪，他发现滴漏中从下往上数第二级铜壶水面保持恒平，用于计时的浮箭上升速度也是恒定的。按照张衡的方法，用复原的铜壶进行计时试验，他设计的多级滴漏一昼夜的误差不大于四十秒。1657年，欧洲发明了摆钟，才将走时日差缩短到20秒。中国的多级滴漏领先世界，足有1500年。
图8 水运仪象台
北宋宰相苏颂主持了一项重大科学工程。他设计了以水力驱动多级漏刻为动力，推动天文钟、浑象和浑仪的自动运行，以此达到天文观测、天文演示和报时功能的目的。其动力装置类似于钟表的擒纵器，因此这套仪器称为“水运仪象台”。整个工程耗资五万贯，相当于北宋年度财政收入的1‰。充分说明，北宋对计时和天文的重视程度。
《长安十二时辰》中的计时工具，使影迷耳目一新。靖安司和狼卫在与时间赛跑，长安的安危维系在十二时辰内。陶渊明有诗叹曰：“盛年不再来，一日难再晨。及时当勉励，岁月不待人。”在生命的漏刻里，点滴的努力必定会收到成功的浮箭。世事变幻，唯有岁月不可辜负。
文：计白当黑
参考文献：《周礼》《六韬·分兵》《汉书》《履园丛话》《周髀算经》
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