中國(guó)古代計量的發生,可(kě)以追(zhuī)溯到四五(wǔ)千年前的原始社會末期。隨著農業、畜牧業和手工業之間的社會分工擴大以及交換關係的發展,開始提出對時(shí)間、長度、容量、重量等計量的需要。古書記載,黃帝創(chuàng)立了度(dù)、量(liàng)、衡、裏、畝五(wǔ)個量,其(qí)時的大撓作甲子以紀日,堯帝命令羲、和兩人參照日(rì)月、星辰製定曆法,舜帝外出(chū)巡視時(shí)協調各部落氏族的日月和四時(shí)季節,統一音律和度量衡。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(zǎi),在一定程度上反映了(le)古代計量發展的萌芽情況。真正有信物可證(zhèng)的,有傳世的(de)商代(公元(yuán)前16世紀~約前1060年(nián))骨尺,尺長15.8厘米,一分十寸格。商代甲骨文中已采用幹支記日法(fǎ),還有“十三(sān)月”的記載,表(biǎo)明商代曆法中已有閏月。西(xī)周(公元前11世紀~前771年)的青銅器銘文中(zhōng),記有“寽”、“勻”為重量單位的名稱(chēng)。從銘(míng)文(wén)記(jì)事得知,周王室和領主貴族以一定量的銅(tóng)作為賞賜(cì)、交換的(de)等價物,可推測在金屬(shǔ)貨幣出現以前或同時,即在殷(yīn)商後期或西周(zhōu)早期,重量計量已經產生並得到應(yīng)用。而由於營造宮室城垣,製造舟車、兵(bīng)器以及天文測量(liàng)、治理水患、丈量土地、盛量穀物等的需要(yào),時間、長度、容量等(děng)計量可能比重量計量(liàng)發生得更早。
春秋戰國時期(公元前770~221年),各諸侯國實行“粟米之征,布(bù)縷(lǚ)之征”,給公侯大(dà)夫致粟千斛萬鍾之祿;豪商巨賈身纏黃金萬鎰,結駟連騎,經商致富(fù);城市繁榮,手工(gōng)業(yè)興盛。封建經濟的發展,促進這一時期的(de)計量迅速發展起來。一些諸侯國有各自(zì)的度量衡計量單(dān)位製和不同的計量器具係列。容量(liàng)器在魯國(guó)有釜、庾(yǔ)、秉,齊(qí)國有(yǒu)豆、區、釜、鍾、秦國為升、鬥、桶。秦、燕、楚、三晉用天平砝碼稱重,單位為石、鈞、斤、兩、銖、累,非十進製。戰國秦以六尺為步,二(èr)百四十方步為一畝。戰國中晚期,各諸侯國的(de)度量衡量(liàng)製,經(jīng)過改革和整(zhěng)頓更為完備。隨著各國間經濟文化交流,戰爭兼(jiān)並,計量單位製漸趨統一(yī),但(dàn)由(yóu)於傳統習慣的影響,仍保留著地區性的單位名稱,單位量值參差不一,這種大體一致而各有差(chà)異的狀況,就是其後秦始皇統一中國度量(liàng)衡的成熟條(tiáo)件。
統一性(xìng)和(hé)法製性是計(jì)量特征的兩個重要方麵。秦二十六年(公元前221年),秦始皇統一(yī)全國(guó)後,實行“一法度衡石丈尺(chǐ),車同軌,書同文字”等一係列鞏固中央集權的措施。以皇帝最高權威,頒布統一(yī)度量衡的詔令,命(mìng)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(dān)位製統一起來。詔令40個字,用統(tǒng)一的官方格(gé)式和小篆(zhuàn)體鑄刻(kè)在度量衡器物上(shàng),規定凡“舟輿所載(zǎi),日月所照”都要(yào)遵照執行。同時監製了成套的權衡和(hé)容量標準器,頒發全國各地,把商鞅在戰國(guó)秦實施一百多年的度量衡單(dān)位推行到全國,至今留傳下來的秦權和秦量有70多件,製造精良,量值準確,從發現或出土的地點看,幾乎遍及四方邊遠(yuǎn),可見秦朝統一命令在遼闊的疆域內有效(xiào)地實施(shī)。秦朝統一的(de)度量衡製沿用(yòng)了2000多年,形成了我國計量(liàng)單位製(zhì)獨特的體係(xì)。
嚴格實行計量(liàng)單位製(zhì)的法製管理,遠早於(yú)秦代。《禮記》和《周禮》都記載有先秦時期管理度(dù)量衡的製度,規定仲春(chūn)仲秋之日,日夜同長(zhǎng),同度量,正權衡,校鬥桶。還記有主管(guǎn)度量衡的官職。在中國曆史博物館陳列的戰(zhàn)國齊“子樂子銅釜”,它是齊國(guó)關卡使(shǐ)用的量器,器(qì)腹鐫刻109個金文,記著(zhe)違反度量(liàng)衡管理的懲處律令。1975年在湖北雲夢睡虎地秦墓出土的1000多支秦律竹簡中(zhōng),《工律》規定(dìng)官(guān)方一年一度校正度量衡器(qì)。在《效律》中還(hái)嚴格(gé)規定了衡器和量器允許誤差的範圍,超差的就要對主管人(rén)員罰以兵器鎧甲或(huò)盾牌。這些文物是我國2000年多年前度量衡法製管理的曆史見證。
秦以後(hòu)曆(lì)代,開國紀元,都要重新校定度量衡標準器,頒布度量衡製(zhì)度、法令(lìng),列為國家典章。唐永徽年間(650~655年)製定的《唐律疏議》規定,國家度量衡由太府寺主管,每年八月校正度量衡器(qì),如(rú)不按規定校驗,私自製造(zào)或使(shǐ)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。監校者沒有發覺或(huò)知情不報的也連同治罪。《新唐書》、《柳仲郢》傳記:柳仲郢任(rèn)京都行政長官,嚴禁使用私製的權衡量器,在長安東西(xī)市設(shè)置(zhì)了標(biāo)準鬥(dòu)秤,供貿易使用。有一個倉吏竟(jìng)敢私(sī)製鬥秤“入票違約”,柳仲郢下令把他殺了並陳屍示眾。從此,沒有人(rén)再(zài)敢以身試法了。這則故事可證(zhèng)唐代執法嚴厲。宋元明清各代都(dōu)依唐律,把度量衡製列為本朝法典(diǎn),並頒(bān)發標準(zhǔn)器和定期校定。北京故宮博物院太和殿前丹陛兩側陳(chén)列著兩件計量器具,一件是乾隆年間製造的鎦金銅(tóng)嘉量,另一件是測量(liàng)太陽時的日(rì)晷,這是清政權(quán)穩固的象征物。曆史的淵源,展示我(wǒ)國古代計(jì)量法製管理的(de)繼承性。
我國2000多年創立的計量測試技術是古代文明的基礎。以其高超的(de)水平應用於經濟、生產、科(kē)學、文化以及人民生活(huó)各個方麵,促進(jìn)了社會生產力的發展(zhǎn)。
曆代的計量標準器都依(yī)據科學原理精心製作。秦孝公十八年(公元前344年),商鞅監製頒發的銅方升,刻(kè)銘以當(dāng)時的應用數學分數(shù)定義十六有五(wǔ)分之一立方寸的體(tǐ)積(jī)為一(yī)升的容量。如今實(shí)測容積比原設計數大1%。西(xī)漢末年,新朝(cháo)始建(jiàn)國(guó)元年(公元9年)製作一批標準器,其中新莽銅嘉量,巧妙(miào)地(dì)把(bǎ)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、鬥(dòu)、斛五個量,製作中既要形成五個容量單位量的結構,又(yòu)要滿足斛深(shēn)一尺、斛重二鈞的規格。器壁(bì)正麵有81字總銘,每(měi)個量器上各有分銘、標明尺寸和容積。製造工藝相當複雜,當時采(cǎi)用的圓(yuán)周率為3.1547。曆代數學家、律曆學家都(dōu)以它為(wéi)標準考校秦漢(hàn)度量(liàng)衡單位的量值。此器曆盡滄桑,如今完整無恙地保存在台灣故宮博物院。
一些高水平的計量測量器具也應需要被發明創造出來(lái)。春秋(公元前770~前221年)末期,楚國(guó)已使用小(xiǎo)型權衡器——天平砝碼稱量黃金貨幣,按杠杆(gǎn)原理製作精巧,最小的砝碼隻有0.2克(kè),當時稱量的金飾(shì)件可(kě)以精確到(dào)四分之一銖,相當於16毫克。新朝(cháo)製作(zuò)的新莽銅卡尺,可以測量工(gōng)件(jiàn)的圓徑和孔(kǒng)的深度,這項重大的發明適應當(dāng)時手工業(yè)成批生產(chǎn)提高測量工效的需要。據考證,我國在公元一世紀的(de)東漢時期已(yǐ)有了杆秤,這是對世界計量技術的重大貢獻(xiàn)。三國時魏武帝(dì)曹操(155~220年)的兒(ér)子曹衝稱象的故事,說明當時已能利用浮力原理解決大秤量的(de)技術(shù)問題。唐代製(zhì)作(zuò)一批精(jīng)美的象牙尺,采用浮雕和撥鏤工藝,牙尺既是測量(liàng)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(rì)本遣(qiǎn)唐使帶回的彩色唐牙尺,至今珍藏在日本古都奈良(liáng)正倉院(yuàn),這是中日兩國交流度量衡技術和友好往(wǎng)來的曆史見證(zhèng)。北宋初年,發現太府舊權衡器(qì)失準,影響朝廷收入,並出現使用權(quán)衡器作弊而引(yǐn)起諸多訴訟糾紛。內藏庫官員劉承王圭(950~1013年)奉命重新考(kǎo)定了標準砝碼,創製了兩種(zhǒng)小型精密戥秤,規定了(le)防止(zhǐ)舞弊正確使用大型權衡器(qì)的操作方法。給內外府和四方大都頒發了新(xīn)的(de)權衡標(biāo)準器。經過徹(chè)底整(zhěng)改(gǎi),不僅(jǐn)使權衡計量(liàng)納入公正公平軌道,而且加(jiā)快推進了唐代以來將衡重的“兩、銖、累、黍”非十(shí)進製,改為“兩、錢(qián)、分、厘、毫”十(shí)進製的進程。
把長度(dù)、容量、重量(liàng)三個物理量建立起自然物標準,在我國秦漢時期已(yǐ)積累了這方麵的知識(shí)並實驗應用。西漢末年,律曆學家(jiā)劉歆(xīn)(?~23年)用積累和黃鍾律管互相參校,定出長度、容量、重量的單位標準量。這種利用音頻(pín)原理和黍的容重(chóng)特性,使度量(liàng)衡三個量之間建立起(qǐ)參(cān)數關係,在一定條件下是合理的。又如史書記(jì):“黃金方寸,而重一斤”,“水一升,冬重十三兩”這些參數關係都是科學的。古時檢定度量衡器(qì)具十分強調時令(lìng),都選擇春分秋分時節進行,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(shī)度的知(zhī)識。在掌握度量衡技術方麵,對自然(rán)規律有深(shēn)入的了(le)解。千百年來,祖先們接連不斷地(dì)進行計(jì)量測試實踐活動,積累了豐富的認識(shí)自然、改造自(zì)然的知識和經驗,留下了彌足珍貴的度量衡文物,在中國燦爛的古代科學文明中,譜寫下光(guāng)輝的(de)一頁。計
木衡 臣於子銅環權 戰國·楚
始皇詔銅方升 秦 計算容積215.65立方厘米
天平 銅砝碼 清