中国的度量衡
中国的度量衡
东方雪整理
这是从网上找来的有关古代度量衡资料
我国度量衡的历史悠久。在约四五千年前,即父系氏族社会的晚期,伴随着人类文明的进步和私有制的确立,商品交易活动逐渐增多中国古代度量衡丘光明,相应的度量衡体系也应运而生。据传,黄帝曾设立“五量”(见《大戴礼记五帝德》),而少昊则统一了度量衡,调整了音律(见《世本帝》)。度量衡的起源与人体密切相关,正如《孔子家语》所述:“布手可测尺,布指可量寸”,而《小尔雅》中提到:“一手所能盛物称为掬,两手所能盛物称为溢”。这种计量方式既粗略又因人而异,缺乏统一的标准。在《史记夏本纪》中,还记载了禹以自身为标准进行度量的情况。当时依据某位知名人士该部位尺寸创制了“尺”,从而诞生了最早的法定长度计量标准。在商代遗址中,出土了骨制和象牙制的尺子(如彩图所示,牙尺为商代制品),其长度大约为16厘米,与一般成年人拇指与食指并拢时指尖间的距离相仿。尺子上的刻度采用了十进制,这一点与青铜器相似,共同展现了那个时代的生产与技术发展水平。
在春秋战国时期,各诸侯国分立,导致政权四分五裂,连度量衡的标准也无法统一。直到秦始皇统一天下(公元前221年),为了满足生产和政治的需求,他立即实施了“统一度量衡、车轨一致、文字统一”的政策。颁布了度量衡统一令,确立了严谨的管理体系,这些举措有助于强化中央集权,确保了度量衡的精确与统一,为我国长达两千余年的封建社会度量衡制度打下了坚实的基础。
自汉兴至今,政治经济体制均沿袭秦朝制度,度量衡体系亦承继秦朝旧制。在西汉晚期,著名的历法学家刘歆,对秦汉时期的度量衡制度进行了系统整理与编纂,使其变得更加规范和有序,最终收录于《汉书律历志》中,成为我国最早的一部度量衡专著。
我国古代的度量衡体系与数学、物理、天文律学、建筑、冶炼等多种科学技术领域的发展形成了相互推动的关系。商鞅为了统一秦国的度量衡标准,制作了铜方升量器(制作于公元前344年),该量器上铭文刻有“十六寸五分寸壹为升”的字样,通过度数来校准其容积(可参见彩图中的商鞅方升,为战国时期所铸)。方升沿用至今,经精确测量,我们能够确切知晓战国时期秦尺的尺寸,这一发现映射出那个时代数学应用的进步。栗氏量,作为战国时期齐国的一件规范量具,涵盖了升、豆等三个容量单位。《考工记》中对其制作过程进行了详尽记录,包括冶炼青铜、铸造的技术要求,以及该量具所包含的各个量的尺寸、容量和重量等信息。器物在计算圆周率时采纳了“勾股定理”以及“内方外圆”的原则来确定各量的底面积。在公元9年新王莽始建国元年,刘歆依照栗氏的量法制作了铜嘉量,其设计中的圆周率值为3.1547,这一数值超越了《周髀算经》中“径一围三”的记载(详见彩图,商莽铜嘉量新始建国元年(公元9年)铸造)。在南北朝时期,我国数学大师祖冲之成功计算出了当时全球最精确的圆周率数值,并以此数据对新莽时期的铜嘉量进行了精确的测量与调整。
《尚书舜典》中记载了关于长度单位的规定:“统一时间,校正日月,统一音律,统一度量衡。”作为自然科学领域内发展较早的学科之一,天文学的历史源远流长。我国在两千多年前便开始利用圭表来测量日影,以此确定冬至和夏至的时间。在秦汉时期,乐律尺与日常使用的尺子长度相同,大约相当于现在的23厘米。南朝时期,太史令钱乐之根据当时的尺子长度(约合现在的24.5厘米)重新铸造了张衡的浑天仪。隋朝统一了南北朝,随后颁布政令统一了度量衡标准。在此过程中,他们采用了南朝的小尺来测量日影,同时以北朝的大尺(长度为30厘米)作为官方及民间日常使用的尺度。随着时间的推移,到了唐代,僧人一行(本名张遂)在测量子午线时也沿用了这种小尺制。到了宋代,司天监所使用的圭表尺,以及元代郭守敬建造观星台时所标记的量天尺,也都沿袭了隋唐时期的小尺制度。1975年,我国天文史学家在明代遗留的铜圭残片上找到了当时使用的量天尺刻度,并确定了其尺值,每尺长度为24.525厘米,与钱乐之浑天仪的尺度完全一致。量天尺在古代中国测量日影、制定历法方面发挥了关键作用。在长达1300多年的历史进程中,尺值保持稳定,未发生显著变化,这确保了天文测量的连续性和可靠性。
在春秋中晚期,楚国成功研制出了一种名为木衡铜环权的小型衡器中国古代度量衡丘光明,该器物被用于称量黄金货币。一套完整的环权共有十个,其重量依次递增,具体包括一铢、二铢、三铢、六铢、十二铢、一两、二两、四两、八两以及一斤。其中,一铢的重量约为0.69克,一两则为15.5克,一斤则达到251.3克。将这十枚环权全部相加,总重量大约为500克,这相当于楚制中的二斤(可参考彩图中的天平铜环权,其为战国时期所铸)。中国历史博物馆珍藏着一根战国时期的铜制衡杆,其中心位置设有拱形的提纽和穿线孔。杆身一面刻有自上而下的十等分刻度线,其长度与战国时期的一尺相等,每一等分单位为一寸。这种衡杆的形状既与天平衡杆不同,也与称杆有别,它很可能是一种介于天平和杆秤之间的衡器。目前,我们暂且将其命名为“不等臂天平”。使用这种衡杆进行称量时,可以将待称物品和砝码分别放置在提纽两侧不同位置的刻度线上,即通过延长衡杆的一臂,使得同一个砝码能够称出比其重量大一倍或数倍的物体。随着技术的不断进步,人们逐渐缩短了杆秤的重臂,并延长了力臂,从而诞生了秦汉时期之后的杆秤。在战国时期,衡器得到了普遍应用,同时,杠杆原理也相当成熟。《墨经经下》中记载:“衡器的一端加重,必然倾斜,等重的权物,若两端平衡,则底端较短,顶端较长。两端重量相等时,顶端必然下沉,这是由于顶端获得了权物的重量。较重的一端会下沉,而较轻的一端则会上升。”这段论述基于杠杆原理,对天平和杆秤进行了科学的总结,并确立了相应的理论支撑。
我国古代度量衡体系的核心要素在于,早期便将长度设定为基本度量单位,而容量与重量则均基于长度单位进行换算。因此,确立一个恒定且不变的长度单位,成为历代学者研究和辩论的关键议题。《汉书律历志》中记载:“度制起源于黄钟的长度,以子谷黍的中等大小为基准,一黍的宽度即为一度,九十分黄钟的长度即为一度。”即以九寸为基准确定黄钟律管的长度,并选取中等粒度的黍子,九十粒横排构成律管长度,一百粒则恰好为一尺,律管的体积以一龠作为计量单位,十龠合成一合,十合合成一升。黍子的重量为一龠十二铢,二十四铢为一两。通过物理量的自然基准确立了度量衡,这种基于数理统计和音频原理确定长度单位的方法中国古代度量衡丘光明,在当时显得极为先进。《汉书食货志》中记载:“一寸见方的黄金,其重量可达一斤。”而在《后汉书礼仪志》中,又提到:“一升水的重量,在冬季为十三两。”在清朝康熙五十二年(1703年),我国制定了以金、银、铜、铅等金属为基准的长度和重量计量标准。然而,随着实践的发展,人们发现金属纯度的不稳定影响了计量标准的精确度。因此,后来改用一升纯水作为重量计量单位。这些基于金属和纯水比重来确定度量衡单位量值的方法,在世界度量衡科技史上都占据着重要的地位。
中国推行国际公制的历史上,明清时期主要实行的是营造和库平的度量衡制度。清朝乾隆年间,乾隆皇帝采纳了西方的先进科技,于《数理精蕴》一书中对度量衡进行了详尽的修订,同时,他还利用万国权度原器与营造尺、库平两进行了精确的比对。故宫博物院珍藏了乾隆年间的营造尺和库平两,这两件器具被一同放置在一个朱红色的盒子里,盒盖上的烫金楷书写着“高宗纯皇帝钦定权度尺”以及“户部库平、工部营造尺均依照旧制,并与万国权度原器精确校对铸造”的字样。尺子上的刻度与营造尺和米尺进行了对照,其中营造尺一尺等于米制的32厘米,一两则相当于37.3克。
光绪三十四年(1908年)中国的度量衡,清政府批准了农工商部和度支部提出的统一度量衡制度及实施条例。随后,政府向驻法大使发出指令,请求国际权度局制作铂铱合金的原器以及镍钢合金的副原器。宣统元年(1909年),这些原器制作完成并被运送回国。在20世纪上半叶中国的度量衡,众多国家纷纷开始采用国际单位制。我国物理学界在20年代提出了改革库平制的建议,旨在与该国际单位制保持一致,以便更好地融入国际交流。1928年,国民政府颁布了度量衡法,正式规定以“国际单位制”作为标准度量衡体系,并临时设立“市用制”作为过渡方案;具体来说,一公尺的三分之一等于一市尺,一公升等于一市升,一公斤等于二市斤。改革后的市制便于民众日常使用,且与国际公制有着简便的转换比率,因此它逐渐赢得了民众的认可。自中华人民共和国成立以来,这种市用制已在国家范围内广泛普及。1984年,我国国务院颁布了《中华人民共和国计量法》,正式实施以国际单位制为基准,并融合部分非国际单位制单位的计量单位体系。同时,该法明确规定,到1990年前,全国范围内需完成计量单位的全面过渡。随后,在1987年,国务院又出台了《中华人民共和国计量法实施细则》,进一步规定法定计量单位将成为我国唯一的合法计量单位。
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