計(jì)時(shí)器歷史發(fā)展中國古代計(jì)時(shí)器及近代機(jī)械計(jì)時(shí)器的早期發(fā)展

【中國古代計(jì)時(shí)器】【綜述】人類最早使用的計(jì)時(shí)儀器是利用太陽的射影長短和方始終推斷時(shí)間的。前者稱為圭表，用來測(cè)量日中時(shí)間、定四季和辨方位；后者稱為日晷，用來測(cè)量時(shí)間。二者統(tǒng)稱為太陽鐘。1300～1027·國風(fēng)·定之方中》篇有，“定之方中，作于楚宮。揆之以日，作于楚室??”。精準(zhǔn)記載使659圭表等太陽鐘在陰天或夜間就失去效用。為此人們又制造了漏壺和沙漏、油燈鐘和蠟燭鐘等計(jì)時(shí)儀器。中國古代應(yīng)用機(jī)械原理設(shè)計(jì)的計(jì)時(shí)器主要有兩大類，一類利用流體力學(xué)計(jì)時(shí)，有刻漏和后來消滅的沙漏；一類承受機(jī)械傳動(dòng)構(gòu)造計(jì)時(shí)，有渾天儀、水運(yùn)儀象臺(tái)等。此外，還有應(yīng)用天文原理〔大都依據(jù)日影方向測(cè)定時(shí)間〕計(jì)時(shí)的日晷，它也是中國最古老的計(jì)時(shí)器之一。相持既久，日晷漸移。——明·馬中錫《中山狼傳》日晷，又稱“日規(guī)”，是我國古代利用日影測(cè)得時(shí)刻的一種計(jì)時(shí)儀器。其原理就是利用太陽投射的影子來測(cè)定并劃分時(shí)刻。日晷通常由銅制的指針和石制的圓盤組成。銅制的指針叫做“晷針”，垂直地穿過圓盤中心，起著圭表中立竿的作用，因此，晷針又叫“表”，石制的圓盤叫做“晷面”，安放在石臺(tái)上，呈南高北低，使晷面平行于天赤道面，這樣，晷針的上端正好指向北天極，下端正好指向南天極。在晷面的正反兩面刻劃出12個(gè)大格，每個(gè)大格代表兩個(gè)小時(shí)。當(dāng)太陽光照在日晷上時(shí)，晷針的影子就會(huì)投向晷面，太陽由東向西移動(dòng)，投向晷面的晷針影子也漸漸地由西向東移動(dòng)。晷面的刻度是不均勻的。于是，移動(dòng)著的晷針影子似乎是現(xiàn)代鐘表的指針，晷面則是鐘表的外表，以此來顯示時(shí)刻。早晨，影子投向盤面西端的卯時(shí)四周。接著，日影在漸漸變短的同時(shí)，向北〔下〕方移動(dòng)。當(dāng)太陽達(dá)正南最高位置〔上中天〕時(shí)，針影位于正北〔下〕方，指示著當(dāng)?shù)氐奈鐣r(shí)正時(shí)刻。午后，太陽西移，日影東斜，依次指向未、申、酉各個(gè)時(shí)辰。由于從春分到秋分期間，太陽總是在天赤道的北側(cè)運(yùn)行，因此，晷針的影子投向晷面上方；從秋分到春分期間，太陽在天赤道的南側(cè)運(yùn)行，因此，晷針的影子投向晷面的下方?！ぬ?74年制造的短影平儀，即地平日晷。赤道日晷的明確記載初見于南宋曾敏行的《獨(dú)醒雜志》卷二中提到的晷影圖。這種利用太陽光的投影來計(jì)時(shí)的方法是人類在天文計(jì)時(shí)領(lǐng)域的重大制造，這項(xiàng)制造被人類所用達(dá)幾千年之久，然日晷有一個(gè)致命弱點(diǎn)是陰雨天和夜里是沒法使用的，直至1270年在意大利和德國才消滅早期的機(jī)械鐘，而中國則在1601年明代萬歷皇帝才得到二架外國的自鳴鐘，清代時(shí)雖有很多進(jìn)口和自制的鐘表，但都為王宮貴府所用，一般平民百姓還是看天曉時(shí)。所以徹底拋卻日晷，看鐘表知辰光還是近現(xiàn)代的事。圭表和日晷一樣，也是利用日影進(jìn)展測(cè)量的古代天文儀器，早在公元前7世紀(jì)，我國就開頭使用了。據(jù)說，日晷還是在它的根底上進(jìn)展起來的。圭表是測(cè)定正午的日影長度以定節(jié)令，定回歸年或陽歷年。在很長一段歷史時(shí)期內(nèi)，我國所測(cè)定的回歸年數(shù)值的準(zhǔn)確度斗居世界第一。通過進(jìn)一步爭(zhēng)論計(jì)算，古代學(xué)者還把握了二十四節(jié)氣的圭表日影長度。這樣，圭表不僅可以用來制定季節(jié)，而且還可以用來在歷書中排出將來的陽歷年以及二十四個(gè)二季節(jié)的日期，作為指導(dǎo)農(nóng)事活動(dòng)的重要依據(jù)。圭表是我國古代度量日影長度的一種天文儀器，由“圭”和“表”兩個(gè)部件組成。直立于平地上測(cè)日影的標(biāo)桿和石柱，叫做表；正南正北方向平放的測(cè)定表影長度的刻板，叫做圭。遠(yuǎn)古時(shí)的人們，日出而作，日沒而息，從太陽每天有規(guī)律地東升西落，直觀地感覺到了太陽與時(shí)間的關(guān)系，開頭以太陽在天空中的位置來確定時(shí)間。但這很難準(zhǔn)確。很早以前，人們覺察房屋、樹木等物在太陽光照耀下會(huì)投出影子，這些影子的變化有肯定的規(guī)律。于是便在平地上直立一根竿子或石柱來觀看影子的變化，這根立竿或立柱就叫做“表”；用一把尺子測(cè)量表影的長度和方向，則可知道時(shí)辰。后來，覺察正午時(shí)的表影總是投向正北方向，就把石板制成的尺子平鋪在地面上，與立表垂直，尺子的一頭連著表基，另一頭則伸向正北方向，這把用石板制成的尺子叫“圭”。正午時(shí)表影投在石板上，古人就能直接讀出表影的長度值。據(jù)記載，三千年前，西周丞相周公旦在河南登封縣設(shè)置過一種以測(cè)定日影長度來確定時(shí)間的儀器，稱為圭表。這當(dāng)為世界上最早的計(jì)時(shí)器。經(jīng)過長期觀測(cè)，古人不僅了解到一天中表影在正午最短，而且得出一年內(nèi)夏至日的正午，烈日高照，表影最短；冬至日的正午，煦陽斜射，表影則最長。于是，古人就以正午時(shí)的表影長度來確定節(jié)氣和一年的長度。譬如，連續(xù)兩次測(cè)得表影的最長值，這兩次最長值相隔的天數(shù)，就是一年的時(shí)間長度，難怪我國古人早就知道一年等于365天多的數(shù)值。在現(xiàn)存的河南登封觀星臺(tái)上，40128圭表是中國古代觀測(cè)天象的儀器。在不同季節(jié)，太陽的出沒方位和正午高度不同，并有周期變化的規(guī)律。于露天將圭平置于表北面，依據(jù)圭上表影，測(cè)量、比較和標(biāo)定日影的周日、周年變化，可以定方向、測(cè)時(shí)間、求出周年常數(shù)、劃分季節(jié)和制定歷法。所以圭表測(cè)影是中國古代天文學(xué)的主要觀測(cè)手段之一。儀征銅圭表長34.5厘米，合漢制1.519.28。使用時(shí)將表直立與圭垂直；尋?？蓪⒈碚廴牍珞w中留出的空檔內(nèi)，便于攜帶。依據(jù)傳統(tǒng)8尺；這一數(shù)值曾被長期沿用。該表的表高恰為81/10，說明它是一件便攜式的測(cè)影儀器8尺的表進(jìn)展觀測(cè)的說法是可信的。圭表由圭和表兩部份組成：圭是平放的有刻度的尺，表是直立的標(biāo)竿，置于圭的兩端且與圭垂直。當(dāng)太陽照著表的時(shí)候，圭上消滅了表的影子，依據(jù)影子和方向和長度，就能讀出時(shí)間。春秋時(shí)代已經(jīng)使用圭表測(cè)量連續(xù)兩次日影最長和最短之間所經(jīng)受的時(shí)間，并計(jì)算出回歸年的長度。19651九六五年在江蘇儀征的一座東漢中葉墓葬中出土了一件袖珍銅圭表，它由19.2厘米的表和34.39厘米長的圭構(gòu)成，圭表之間有樞軸相連，可將表平放于匣內(nèi)，圭表合裝一體，啟合自如，攜帶便利，是設(shè)計(jì)家和鑄造師親熱協(xié)作的杰作。圭表測(cè)時(shí)的精度是與表的長度成正比的。元代出色的天文學(xué)家郭守敬在周公測(cè)時(shí)的地方設(shè)計(jì)并建筑了一座測(cè)景臺(tái)。它由一座9.46米高的高臺(tái)和從臺(tái)體北壁凹槽里向北平鋪的長長的建筑組成，這個(gè)高臺(tái)相當(dāng)于結(jié)實(shí)的表，平鋪臺(tái)北地面的是“量天尺”即石圭。這個(gè)碩大的“圭表”使測(cè)量精度大大提高?！?437－1442〕所造的。又稱漏刻、漏壺。漏壺主要有泄水型和受水型兩類。早期的刻漏多為泄水型。水從漏壺底部側(cè)面流泄，格叉和關(guān)舌又上升，使浮在漏壺水面上的漏箭隨水面下降，由漏箭上的刻度指示時(shí)間。后來制造出受水型，水從漏壺以恒定的流量注入受水壺，浮在受水壺水面上的漏箭隨水面上升指示時(shí)間，提高了計(jì)時(shí)精度。為了獲得恒定的流量，首先應(yīng)使漏壺的水位保持恒定。其次，向受水壺注水的水管截面面積必需固定，水管承受“渴烏”〔虹吸〕原理，便于調(diào)整和修理。有兩種保持水位恒定或接近恒定的方法，均見于宋代楊甲著《六經(jīng)圖》〔刊于1153年〕中的“齊國風(fēng)挈壺氏圖”。圖中“唐制呂才〔約公元600～650〕定”刻漏是在漏壺上方加幾個(gè)補(bǔ)償壺，“今制燕肅(1030)定”刻漏承受溢流法，深四寸。多余的水由平水壺〔下匱〕通過竹注筒流入減水盎。燕肅創(chuàng)制的漏壺叫蓮花漏，北宋時(shí)曾風(fēng)行各地?！度瞎湃貪h三國六朝文·全后漢文》中在桓譚〔卒于公元56年〕的文章里說刻漏度數(shù)因干、濕、冷、暖而異，在白天和夜間需要分別參照日晷和星宿核對(duì)。當(dāng)時(shí)已生疏到水溫順空氣濕度對(duì)刻漏計(jì)時(shí)精度的影響?？搪┑淖钤缬涊d見于《周禮》。已出土的文物中最古老的刻漏是西漢遺物，共3件，均為泄水型。其中以1976年內(nèi)蒙古自治區(qū)伊克昭盟杭錦旗出土的青銅漏壺最為完整，并刻有明確紀(jì)年。比較完整的傳世刻漏有兩個(gè)，均為受水型：一個(gè)在北京中國歷史博物館，是元代延祐三年(1316)造；一個(gè)在北京故宮博物院，是清代制造。西方覺察最早的沙漏大約在公元1100年，比我國的沙漏消滅要晚。流沙從一個(gè)容器漏到另一個(gè)容器的數(shù)量來計(jì)量時(shí)間。這種承受流沙代替水的方法，是由于我國北方冬天空氣嚴(yán)寒，水簡潔結(jié)冰的原因。最著名的沙漏是《明史·天文志》載，1360年詹希元?jiǎng)?chuàng)制的“五輪沙漏”。流沙從漏斗形的沙池流到初輪邊上的沙斗里，驅(qū)動(dòng)初輪，從而帶動(dòng)各級(jí)機(jī)械齒輪旋轉(zhuǎn)。最終一級(jí)齒輪帶動(dòng)在水平面上旋轉(zhuǎn)的中輪，中輪的軸心上有一根指針，指針則在一個(gè)有刻線的儀器圓盤上轉(zhuǎn)動(dòng)，以此顯示時(shí)刻，這種顯示方法幾乎與現(xiàn)代時(shí)鐘的外表構(gòu)造完全一樣。此外，詹希元還奇異地在中輪上添加了一個(gè)機(jī)械撥動(dòng)裝置，以提示兩個(gè)站在五輪沙漏上擊鼓報(bào)時(shí)的木人。每到整點(diǎn)或一刻，兩個(gè)木人便會(huì)自行出來，擊鼓報(bào)告時(shí)刻。這種沙漏脫離了關(guān)心的天文儀器，已經(jīng)獨(dú)立成為一種機(jī)械性的時(shí)鐘構(gòu)造。后來周述學(xué)加大了流沙孔，以防堵塞，改用六個(gè)輪子。由于無水壓限制,沙漏比漏刻更準(zhǔn)確。宋濂(1310～1381)著《宋學(xué)士文集》記載了沙漏構(gòu)造，有零件尺寸和減速齒輪各輪齒數(shù)，并說第五輪的軸梢沒有齒，而裝有指示時(shí)間的測(cè)景盤。渾天儀是渾儀和渾象的總稱。渾天儀渾儀是測(cè)量天體球面坐標(biāo)的一種儀器，而渾象是古代用來演示天象的儀表。它們是我國東漢天文學(xué)家張衡所制的。西方的渾天儀最早由埃拉托色尼于公元前255年制造。葡萄牙國旗上畫有渾儀。自馬努埃一世起渾天儀成為該國之象征。渾儀仿照肉眼所見的天球外形，把儀器制成多個(gè)同心圓環(huán)，整體看如同一個(gè)圓球，然后通過可繞中心旋轉(zhuǎn)的窺管觀測(cè)天體。渾儀的歷史悠久，有人認(rèn)為西漢落下閎、鮮于妄人、耿壽昌都造過圓儀，東漢賈逵、傅安等在圓儀上加黃道環(huán)，改稱“黃道銅儀”。早期構(gòu)造323年所造的兩重環(huán)銅渾儀，這架儀器由六合儀和四游儀組成。到了唐貞觀七年，即公元633年，李淳風(fēng)增加了三圾儀，把兩重環(huán)改為三重儀，成為一架比較完備的渾儀，稱為“渾天黃道儀”。唐朝以后所造的渾儀，根本上與李淳風(fēng)的渾儀相像，只是圓環(huán)或零部件有所增減而已。隨著渾儀環(huán)數(shù)的增加，觀測(cè)時(shí)遮擋的天區(qū)愈來愈多，因此，從北宋開頭簡化渾儀，到了元朝郭守敬則對(duì)渾儀進(jìn)展徹底改革，創(chuàng)制出簡儀。渾象的構(gòu)造是一個(gè)大圓球上刻畫或鑲嵌星宿、赤道、黃道、恒穩(wěn)圈、恒顯圈等，類似現(xiàn)今的天球儀。渾象又有兩種形式，一種形式是在天球外圍---地平圈，以象征地。天球轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，球內(nèi)的地仍舊不動(dòng)?，F(xiàn)代著作中把這種地在天內(nèi)的渾象專稱為“渾天象”。通常認(rèn)為渾象最初是由西漢耿壽昌創(chuàng)制。東漢張衡的渾象是他設(shè)計(jì)的漏水轉(zhuǎn)渾天儀的演示局部。以后，天文學(xué)家還屢次制造過渾象，并且和水力機(jī)械聯(lián)系在一起，以取得和天球周日運(yùn)動(dòng)同步的效果。唐代的一行和梁令瓚，宋代蘇頌和韓公廉等人，把渾象和自動(dòng)極時(shí)裝置結(jié)合起來，進(jìn)展成為世界上最早的天文鐘。應(yīng)當(dāng)說是被張衡改進(jìn)過。為北宋元祐三年(1088)蘇頌、韓公廉等人所制。他們于紹圣(1094～1097)初年著《儀象法要》，載有總圖和部件圖多幅。這臺(tái)水運(yùn)儀象臺(tái)高三丈五尺余，寬二丈一尺，是一座上狹下廣的木建筑。臺(tái)的下層有提水裝置，由人力推動(dòng)河車，帶動(dòng)升水上輪和下輪〔筒車〕，將水提到天河〔受水槽〕，注入天池〔蓄水池〕。臺(tái)中平水壺保持水位恒定，并通過肯定截面的水管向樞輪〔水輪〕上的受水壺流泄恒定流量的水，推動(dòng)樞輪。樞輪通過傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)晝夜機(jī)輪、渾象和渾儀。水運(yùn)儀象臺(tái)有一套比較簡單的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。在樞輪的上方和圓周旁有“天衡”裝置──擒縱機(jī)構(gòu)，這是計(jì)時(shí)機(jī)械史上一項(xiàng)重大制造，它把樞輪的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)殚g歇旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在樞輪的上方和圓周旁有“天衡“裝置──擒縱機(jī)構(gòu)。這是計(jì)時(shí)機(jī)械史上一項(xiàng)重大制造。它把樞輪的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)殚g歇旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?！秲x象法要》所載“天衡“圖未繪出樞輪和裝在樞輪上的受水壺,而書中的文字描述又僅寥寥數(shù)語:“樞輪直徑一丈一尺,以七十二輻雙植于一轂為三十六洪,束以三輞。每洪夾持受水壺一，總?cè)鶋?，每壺長一尺，闊五寸，深四寸。于壺側(cè)置鐵撥牙以撥天衡關(guān)舌?！耙虼藢?duì)受水壺的構(gòu)造，特別是它的工作原理有不同的推想，其中有一種方案承受了可傾式受水壺。當(dāng)樞輪圓周上承受注水的受水壺積水不到肯定的重量時(shí)，左天鎖擋住樞輪的一個(gè)輪輻，使樞輪不能轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)積水到達(dá)肯定的重量時(shí)，樞權(quán)〔重錘〕缺乏以平衡受水壺重力時(shí)，受水壺圍繞轉(zhuǎn)軸向下傾轉(zhuǎn)。裝在壺側(cè)的鐵撥牙壓迫格叉和關(guān)舌下降，關(guān)舌通過天條帶動(dòng)杠桿,使天關(guān)和左天鎖上提,樞輪得以轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)過一個(gè)受水壺后,格叉和關(guān)舌又上升,天關(guān)連同左天鎖下落，樞輪的下一對(duì)輪輻又被擋住。右天鎖的作用是防止樞輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)回彈。天權(quán)和樞權(quán)是兩個(gè)平衡重錘。天權(quán)用于平衡左天鎖和天關(guān)的一局部重力，可調(diào)成天衡機(jī)構(gòu)的工作靈敏度。樞權(quán)用于調(diào)整樞輪轉(zhuǎn)動(dòng)一對(duì)輪輻時(shí)受水壺所需的受水量，即間歇運(yùn)動(dòng)的周期，從而校正計(jì)時(shí)的誤差?！敬竺鳠袈?276年，中國元代的郭守敬制成大明燈漏。它是利用水力驅(qū)動(dòng)，通過齒輪系及相當(dāng)簡單的凸輪機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)木偶進(jìn)展“一刻鳴鐘、二刻鼓、三鉦、四鐃”的自動(dòng)報(bào)時(shí)?！局袊鷻C(jī)械計(jì)時(shí)器的早期進(jìn)展】除了圭表、日晷、刻漏和“火鐘”(點(diǎn)燃附有標(biāo)尺或有標(biāo)記的香燭)外，中國是世界上最早成功地制造機(jī)械計(jì)時(shí)器的國家。中國古代機(jī)械計(jì)時(shí)器的特點(diǎn)是多與天文儀器相結(jié)合，既可以演示天象變化，又能同時(shí)報(bào)告時(shí)刻，而且是以一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)同時(shí)推動(dòng)、掌握和調(diào)整(78～139)到唐(僧)一行(683～727)，這種計(jì)時(shí)器屢被制造。宋初，張思訓(xùn)于公元979年制成世界上第一座有擒縱裝置的“渾儀”。其后，蘇頌于宋元佑七年(1092)制作全部完成了古代文明史上最大型、最齊全、最先進(jìn)的天文鐘，稱之為“水運(yùn)儀象臺(tái)”(詳見上述)。它們都是近代鐘表的祖先。不過，中國近代機(jī)械計(jì)時(shí)器及與之相關(guān)的學(xué)問的進(jìn)展，卻與傳教士對(duì)歐洲近代機(jī)械鐘表的傳入是分不開的。明末清初歐洲近代機(jī)械鐘表的傳入和改進(jìn)近代機(jī)械鐘表進(jìn)展的關(guān)鍵理論是17世紀(jì)由物理學(xué)家做出的。伽利略(G.Galile,1564～1642)和惠更斯(C.Hoggens,1629～1695)各自獨(dú)立地爭(zhēng)論了擺線和單擺的等時(shí)性，為近代鐘表的產(chǎn)生與興起奠定了理論根底。鐘表也成為表征當(dāng)時(shí)力學(xué)進(jìn)展的重要技術(shù)成就。142(a)所示自鳴鐘)。后者在明清時(shí)期稱為“梳擺”圖(a)。圖(a)未畫出系于繩索上(見該圖右下部)的驅(qū)動(dòng)錘；圖(b)中，ABC處有棘爪FG，以掌握冕輪EE一端懸掛驅(qū)動(dòng)錘H。伽利略晚年曾設(shè)計(jì)鐘，但似乎未曾完成。而后惠更斯于1657年取得了擺鐘制造權(quán)，16731680(Clement)在鐘表內(nèi)裝上節(jié)擺錨，即擒縱器。這歷史狀況對(duì)于了解不同時(shí)期傳入中國的鐘表狀況是重要的?？梢哉f，明亡(1644)之前，會(huì)士帶入中國的鐘是歐洲古代水鐘、沙漏，中世紀(jì)重錘驅(qū)動(dòng)的鐘或稍加改進(jìn)的產(chǎn)品；從清順治十五年(1658)起，傳入中國的鐘表有可能是惠更斯型鐘；而康熙二十年(1681)以后，就有可能主要是帶擒縱器和發(fā)條(或游絲)的鐘(表)。在會(huì)士進(jìn)入中國大陸之前，居住澳門的外國商人和傳教士已將中世紀(jì)歐洲鐘攜至澳門。會(huì)士羅明堅(jiān)(MichalRvggier,1543～1607)和利瑪竇(MatteoRicci,1552～1610)分別于1581、1582年來華，他們不僅攜帶鐘，而且有鐘表修理匠隨行多處描寫了利瑪竇一行在肇慶、韶州、南昌和南京如何以鐘表、三棱鏡等奇巧之物贈(zèng)送地方官吏、朝廷使臣，而換取居留當(dāng)?shù)鼗蜻M(jìn)京的許可；后者又如何貪欲地向他們索取這些奇1601明神宗)對(duì)這些穎的鐘如此著迷”，不僅為它“花了一千三百金幣”造鐘樓，快活得連太監(jiān)都“進(jìn)級(jí)加俸”，甚至焦急地“想看看這些送來禮物的異國人”。這些鐘是屬于重錘驅(qū)動(dòng)的自鳴鐘或稍加改進(jìn)的產(chǎn)品。歐洲人普遍使用的沙漏、水鐘(即水日晷)和重錘驅(qū)動(dòng)的自鳴鐘同時(shí)傳入中國。沙漏傳入中國后，曾在航海上用作計(jì)時(shí)器。乾隆二十三年(1758)，周煌撰《琉球國志略》，言及從福州開船到琉球，船行“一更為六十里”，并用沙漏計(jì)時(shí)，“每二漏半有零為一更”。水鐘初期傳入中國者，如同《遠(yuǎn)西奇器圖說》所繪“水日晷”，其原理類似古代中國的單壺漏。實(shí)際上，這種水鐘只是一種玩具，它不能均勻、準(zhǔn)確地指示時(shí)刻；長期使用，漏孔也必為水垢、泥沙堵塞。鑒于此，鄒伯奇對(duì)它作了改進(jìn)，以虹吸管代替漏孔。繪圖重錘驅(qū)動(dòng)的自鳴鐘，最早見于王徵(1571～1644)的《制諸器圖說》(完稿于明末天啟七年1627王徵所繪只是示意圖罷了。輪壺圖(圖5合的齒輪，其上似“天平”之圖就是梳擺。王徵結(jié)合中國機(jī)械鐘報(bào)時(shí)傳統(tǒng)將報(bào)時(shí)裝置改為敲鐘、擊鼓和司辰木偶。固然，這一改就使王徵的設(shè)計(jì)比歐洲自鳴鐘簡單得多。王徵還根據(jù)這種自鳴鐘原理設(shè)計(jì)了鐘機(jī)傳動(dòng)的“自行車”、“自行磨”。雖然它們并無有用價(jià)值，但說明王徵學(xué)會(huì)制造歐洲自鳴鐘。崇禎二年(1629)，徐光啟主持歷局，他在奏請(qǐng)制造天文儀器的清單中，有“候時(shí)鐘三”。候時(shí)鐘雖未制成，但徐光啟(1562～1633)最早提出向西方學(xué)制鐘表的設(shè)想。值得指出的是，從歐洲機(jī)械鐘傳入之初，為適應(yīng)中國人的計(jì)時(shí)制度，歐洲鐘不得不在計(jì)時(shí)方法上作修改。表盤顯示數(shù)字由歐洲一日轉(zhuǎn)兩圈的24小時(shí)制改為中國的一日轉(zhuǎn)一圈的十二時(shí)辰制，顯時(shí)盤上的羅馬數(shù)字也改成漢字。明萬歷十年冬(1583年初)，羅明堅(jiān)送肇慶府“總督”一架帶車輪的大自鳴鐘，是迄今所知最早作計(jì)時(shí)制修改的例子。改成中國計(jì)時(shí)制后，“大鐘鳴時(shí)，正午一擊，初未二擊，以至初子十二擊；正子一擊，初丑二擊，以至初午十二擊。小鐘鳴刻，一刻一擊，以至四刻四擊?！比肭搴?，又改為正午、正子各十二擊?；蛘?，如王大海在《海島逸志》中所述者:定時(shí)鐘，以一日分十二時(shí)，鐘分十二點(diǎn):子時(shí)一點(diǎn)，巳末十二點(diǎn)，午時(shí)又一點(diǎn)，亥末又十二點(diǎn)。鐘小者盈尺，大者高數(shù)尺，鐘鳴之后，又有小鐘十余事，鏗鏘可聽，名曰鬧鐘。這里的“十二時(shí)”是十二個(gè)時(shí)辰，“十二點(diǎn)”是指鐘鳴響次數(shù)。固然，在北京、天津、南京各地制造的鐘表，也有時(shí)辰鳴鐘數(shù)不完全一樣者。然而，十二時(shí)辰計(jì)時(shí)制及其顯時(shí)盤從此始終連續(xù)到清末。從順治十五年(1658)起，傳入中國者當(dāng)有惠更斯型擺鐘。由于調(diào)查、爭(zhēng)論不夠，還不能向讀者說清，今存故宮博物院等地的哪些鐘屬于這一類?；蛟S，存世者極少?；蛟S，清初劉獻(xiàn)廷(1648～1695)《廣陽雜記》所記民間制鐘者張碩忱、吉坦然制的鐘，屬于這一類。由于劉獻(xiàn)廷記述中，只涉及鐘內(nèi)“大小輪多至二十余，皆以黃銅為之”。既未涉及重錘梳擺，亦未涉及發(fā)條之類?？滴醵?1681)起，有擒縱器和發(fā)條的機(jī)械鐘傳入中國?？滴醵?1684)，康熙帝賜葡萄牙會(huì)士徐日升(ThomasPereira，1645～1708)金扇，上繪自鳴鐘，并作《戲題自鳴鐘》詩。詩曰:晝夜循環(huán)勝刻漏，綢繆宛轉(zhuǎn)報(bào)時(shí)全；陰陽不改衷腸性，萬里遙來二百年。從詩中“衷腸”二字可見，有發(fā)條的機(jī)械鐘表已傳入中國。時(shí)人稱“發(fā)條”為“鋼腸”?！豆沤駡D書集成·6)，故宮藏清初時(shí)辰醒鐘(圖7)，或許都是早期輸入中國或中國自制的具有發(fā)條和擒縱器的機(jī)械鐘。歐洲機(jī)械鐘傳入中國后，民間有人相繼學(xué)制機(jī)械鐘。劉獻(xiàn)廷《廣陽雜記》所記張碩忱、吉坦然二人制造自鳴鐘的情形，就是其中一例。在南京博物院珍藏一具鐵制時(shí)辰鐘，內(nèi)有重錘和梳擺。它或許是明末清初中國人自制的自鳴鐘之一。除了民間以外，清廷也設(shè)置了鐘表作坊，大量制作機(jī)械鐘表。清宮內(nèi)設(shè)鐘表作坊或許起于康熙十六年(1677)前后。該年，宮廷內(nèi)“敬事房”下設(shè)“做鐘處”，置“侍監(jiān)首領(lǐng)一鐘處”漸漸擴(kuò)大，工匠增多?？滴跞?1691)后，遷出廷，另設(shè)作坊，有廠房150余間，頗具規(guī)模；雍正時(shí)又成為造辦處內(nèi)一個(gè)作坊，從事保管、修理和制造鐘表，供宮廷所需。在做鐘處工作過的會(huì)士和歐洲鐘匠，有利類思(LudoviceBuglio，1606～1683)、安文思(GabrieldeMagalhaens，1609～1677)，瑞士鐘表匠林濟(jì)各(PaterStedlin，1668～1740)179589)，清宮造紫檀插屏鐘(見題圖)，黑漆描金樓式鐘(見圖10)，都是清宮做鐘處作品。有的是中西結(jié)合的特別的鐘，表盤以十二時(shí)初正記時(shí)，短針指時(shí)，長針指刻。表盤又以羅馬數(shù)字示時(shí)辰初正。與宮內(nèi)做鐘幾乎同時(shí)，在廣州、蘇州、南京、寧波、福州等地也先后有了家庭作坊式的鐘表制造或修理業(yè)。制造鐘表最重要的發(fā)條、游絲多自澳門、廣州、寧波等地外商中購進(jìn)。此外，清廷還從歐洲各國購置了各式各樣藝術(shù)鐘表。它們中，尚存北京故宮的一局部近年經(jīng)整理，刊載于《清宮鐘表珍藏》一書之中。自明末歐洲自鳴鐘和計(jì)時(shí)器傳入中國以來，鐘表始終為人們所寵愛。據(jù)說，乾隆時(shí)貪38座，洋表百余個(gè)。小說《紅樓夢(mèng)》多處描寫鐘表，以表現(xiàn)榮國府的富有與白費(fèi)。其中，有擺鐘、時(shí)辰鐘、價(jià)值560兩銀子的自鳴鐘，以及歐洲式鐘表、核桃大小的金表等。乾隆十六年(1751)，印光任和張汝霖合撰《澳門紀(jì)略》，對(duì)該地西洋式鐘表作了如下描寫:桌鐘；曰掛鐘。小者圓如銀鋌，皆按時(shí)發(fā)響。起子末一聲，至午初十二聲；復(fù)起午末一聲，至子初十二聲。鳴時(shí)八音并奏者，謂之樂鐘。欲知其辰而非其應(yīng)鳴之時(shí)，則掣繩轉(zhuǎn)機(jī)而報(bào)響，謂之問鐘。小者亦可問。自行表，大小同日規(guī)月影，以及璇璣諸器。又一物如鵝卵，實(shí)沙其中，而顛倒?jié)B泄之，以候更數(shù)，名曰鵝卵沙漏。這段文字可