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计量是实现单位统一、量值准确可靠的活动。中国古代以度量衡(长度、容量、重量)和时间为主要内容的计量技术,有着悠久的历史。早在父系氏族社会,度量衡和计时已是农业文明的基础。古书记载,黄帝以干支记日、月,并创立度、量、衡、里、数五个量,继而尧命羲、和两人参照日月、星辰制定历法。舜东巡时协调各部落氏族的日月和四时季节,统一音律和度量衡。此后,历朝历代更替必重整度量衡,度量衡成为国家治理和促进社会进步的重要技术基础。
本文以中国历史为主线,以朝代更替为节点,以重大事件或重要人物为内容,较为系统的展示了计量历史发展过程中形成的计量文化和精神。
远古时期
相传,伏羲、女娲都是创世神,是华夏民族的人文先始,也是福佑社稷之正神。关于伏羲、女娲的传说很多,但都有一个共同点:他们的画像中大都是女娲持规,伏羲持矩。“规”指圆规,用来画圆;“矩”指直角尺,用来画方。“规”、“矩”都是与计量相关器具。“没有规矩不成方圆”由此而来。“规矩”现引申为:法律、的制度、规范、规定等。
结绳记事
汉代画像砖伏羲女娲图
唐代伏羲女娲图
黄帝、尧舜禹时期
黄帝:古华夏部落联盟首领,中国远古时代华夏民族的共主,被尊为中华“人文初祖”。史书记载:“黄帝命隶首作数,以率其羡,要其会,而律度量衡由是而成焉。”
大禹治水,“三过家门而不入”成为历史佳话。其治水过程,“声为律、身为度、称以出、左规矩、右准绳”,都是充分利用了“规矩、准绳”这些与测量相关的计量器具,并采用疏、堵结合的方法,才得以治理水患。
指南车。据史书记载,黄帝与蚩尤大战,曾用指南车。
大禹治水
黄帝治五气,设五量,扶万民,度四方。
夏商周时期
据史书记载,大约在4000年前的夏朝初期,已建立了相对统一的测量时间、长度、容量和重量的器具和制度了。《夏书》记:“关石禾均,王府则有”。而周公灭商后,“以量度成贾而徵儥”,即以度量衡来评定物价,以保证买卖的公平交易。
漏刻。现代的人把15分钟称为一刻钟,主要原因就起源于漏刻计时。
人体各部位具有完美的比例,如果定义一指之宽为一寸,十指也就相当于一尺,人的身高正好是它的十倍。身高又与两臂伸开之长相当。正因为如此,朱载堉在《律吕新说》中推证,《史记》中所说:“(禹)身为度”就是以其身高定为一丈。古时称男子汉为丈夫,应源于此。
春秋战国
春秋战国,随着商品经济的发展,私有财产不断增多,交换成为必然。而交换时人们对大小、多少、轻重以及所付出的劳动价值开始计较起来,因此度、量、衡成了交易的重要手段。各国度量衡不统一,制度混乱。秦孝公重用商鞅开始变法图强,“废井田、开阡陌,统一度量衡”,使秦逐渐壮大,为以后统一六国打下基础。商鞅方升就是一种容量计量器具,是留存至今的商鞅变法唯一实物例证,现存上海博物馆。
商鞅铜方升
司南。中国古代辨别方向用的一种仪器,是中国古代劳动人民在长期的实践中对物体磁性认识的发明。
秦朝
公元前221年,秦始皇统一六国后,实施“车同规,书同文,统一度量衡”。颁布了40字的统一度量衡诏书,制作了大量的度量衡器具,分发到全国作为计量标准使用。
秦代铜权,权身刻秦始皇及秦二世诏书。
禾石铜权,秦在战国时期制造。
两汉时期
两汉时期的度量衡制度沿袭秦制,但也有很大的发展。无论在标准的建立、单位制的制定,还是在器具的制造等都取得了很高的成就。特别是新莽时期制作的新莽嘉量,集龠、合、升、斗、斛五个量于一身,堪称世界瑰宝。
记里鼓车,中国古代用于计算道路里程的车,由“记道车”发展而来。有关记道车的文字记载最早见于汉代刘歆的《西京杂记》:“汉朝舆驾祠甘泉汾阳……记道车,驾四,中道。”
太初历。西汉的《太初历》是中国古代第一部比较完整的汉族历法,也是当时世界上最先进的历法。其法规定一回归年为一年,一朔望月为一月,又称八十一分律历。以夏历的正月为岁首。太初历第一次把二十四节气编入历法,以没有中气的月份为闰月。它还首次记录了五星运行的周期。太初历共使用了188年。
地震仪
新莽卡尺,是王莽时期的一种测量工具,可以用来测量长度、直径、深度等。
三国时期
3世纪,中国进入了三国时期(220-280)。这个时期统治阶级内部矛盾复杂,斗争激烈、战争频繁,社会长期处于分裂状态。此阶段的度量衡制度仍为汉制,但也有一些重要人物对度量衡发展做出了积极的贡献。如刘徽在《九章算术注》中,对新莽时期的一斛与魏朝一斛进行比较。
曹冲称象
两晋、南北朝时期
东晋之后,以长江为界,分为南朝、北朝。南朝以汉族人掌握政权,律历度量衡沿袭汉制。而北朝由拓跋氏建立,没有严明的度量衡制定,为了多取物于民,任意制造长尺、大斗、重称,造成度量衡制度混乱,出现了“南人适北,视升为斗”的现象,即南朝人到北朝去,把升当成斗,即北朝的升增长很快。
秤漏,是一种特殊类型的漏刻,是用秤称量流入受水壶中水的重量来进行计时的仪器。
隋朝
公元581年,隋文帝杨坚统一全国,建立了隋朝,两次下令统一全国度量衡。但由于北朝的度量衡增加太大,隋文帝下令用南朝的小尺测日影等天文研究,而用北朝的大尺作为官民日常用尺,形成了大、小两制现象。
隋朝大小制产生原因很复杂,既有当时朝代变迁频繁,南北文化差异等导致标准一时难以统一的原因,也有追溯到原始时期关于“量天尺”的一些旧的用法,碍于儒家信条“天不变,道亦不变”的一些思想原因。当时大尺长约29.5厘米;天文乐律用的小尺长约为24.2厘米。
唐朝
唐朝在中国的历史上占有显赫的地位。在中国度量衡发展史上,除了在严格的管理制度、单位制改革上占有重要的地位外,对东方各国如日本、韩国的影响也十分深远。《唐六典》对度量衡制度的确定记录详细;而《唐律疏议》对违反计量规定的处罚也有明确规定。
李淳风(602年-670年),世界上最早给风力定级的计量科学家。
《唐律疏议》又称《永徽律疏》,是唐高宗永徽年间完成的一部极为重要的法典。
宋朝
宋朝经济较为繁荣,科学技术居世界领先,在中国航海史上首次使用先进的导航仪器——指南罗盘。这一时期对度量衡有所发展,但在一定程度上由于管理不力而相当混乱。刘乘珪创制了戥子秤,大大提高了测量精度。
旱罗盘是指不采用“水浮法”放置指南针磁针的罗盘,通常是在磁针重心处开一个小孔作为支撑点,下面用轴支撑。
水运仪象台是中国古代天文学家发明的一种大型天文仪器,由北宋天文学家苏颂等人创建。它是集观测天象的浑仪、演示天象的浑象、计量时间的漏刻和报告时刻的机械装置于一体的综合性观测仪器,实际上是一座小型的天文台。
戥子秤,一种小型的量具,可以精确到五十分之一两。
元时期
元朝度量衡基本上沿用了宋代制度,《元典章》规定:凡斛斗秤尺,须行使印烙。官降法物。元朝国土广阔,海外贸易得到发展,可以在海外看到很多中国元朝计量器具。
简仪,是元代汉族天文学家郭守敬于公元1276年创制的一种测量天体位置的仪器。
明清时期
明时期是中国商业发展的重大转折时期。受资本主义思想影响,秤中开始有西方思想。清代,康熙亲自累黍校尺,反映了对度量衡制度的重视。清末,清政府还向国际计量局定制了铂铱合金营造尺和库平砝码原器。
清代制定的以营造尺为长度标准、以漕斛为容量标准、以立方寸的金属为重量标准的度量衡体系。清代度量衡制度始订于顺治时期,完成于康熙、乾隆时期。康乾二帝对天文历算皆造诣颇深。由于中国古代度量衡一开始便融天文、律算为一体,二帝在研究天文和乐律时,必然涉及度量衡。为继承古制又要适应清制,康熙曾亲自累黍定尺,即以《汉书·律历志》为本,横累百黍为古尺,纵累百黍为营造尺。
海关度量衡制或称“海关权度制度”,是指中国近代海关使用的度量衡制。清咸丰八年 (1858年),在中国与英、法、美分别订立的《天津条约》所附《通商章程》中,都有关于海关税则所用度量衡的专款,规定以英国、法国、美国的度量衡制度折合中国度量衡制的标准,以后所有的与他们的外贸交易均按些标准进行,从此,我国的度量衡管理权由其他各国掌握,形成了所谓的海关度量衡。此后,俄、美、丹、比、意、德、奥等国与中国订立通商章程时,均有类似条款。
海关度量衡制的标准主要有4类: (1) 以英国度量衡制度为标准。(2) 以法国度量衡制度为标准。(3) 以德国度量衡制度为标准。采用德国度量衡制度的德国、奥地利、比利时,后来都改用法国度量衡制。在条约中规定的上述所有国家度量衡标准,在其本国度量衡标准有了变化后,未作改动。(4) 中国与挪威、瑞典、葡萄牙等签订的通商章程中,仍以粤海关度量衡定式为标准。海关所使用的度量衡器具,衡称关秤,尺称关尺。海关度量衡折算如下: 1丈=10尺=3.58公尺=11.75英尺=3.91码=140.9英寸,1担=100斤=60.5公斤=133.3磅,1加仑=4.55公升。
中华民国
1912年中华民国成立,多个国家已采用国际米制。时工商部建议,将本国度量衡与米制兼用,并颁发《权度法》。1927年南京政府成立后,吴承洛等人提出采用米制,并确定与市制的换算关系:1公升等于1市升,1公斤等于2市斤,1米等于3市尺(即一二三制)。
吴承洛。中华人民共和国成立后,吴承洛任政务院财经委员会技术管理局度量衡处处长和发明处处长,主持建立度量衡制度、标准制度、发明专利制度和工业试验制度等,为建立和健全新中国的计量和专利等制度,做出了贡献。
他主持制订了“一二三”市用制,即1公升=1市升;1公斤=2市斤;1公尺=3市尺,在全国度量衡统一工作中起了奠基作用,因而被誉为中国划一现代度量衡的创始人之一。《全国度量衡划一概况》和《中国度量衡史》两本专著,是吴承洛多年来有关度量衡研究成果的结晶。
新中国
1949年,新中国成立后,加快计量相关法律法规建设,1959年国务院发布统一计量制度的命令,1978年颁布《计量法》。同时加强计量技术基础建设,建立了计量科研机构和全国量传体系;成立了计量行政主管部门,保证了全国计量单位制的统一和量值的准确可靠。