白癜风病有什么偏方康熙兽耳八卦篆铭刻漏壶的研究及实验（图）
图一
图二
图三
一
故宫博物院收藏的康熙朝兽耳八卦篆铭刻漏壶是一件重要的科技文物，它被许多行内专家认为是工艺水平最高，科技含量最多，艺术价值最丰富的文物。早在上世纪80年代改革开放初期，就引起科技史家的密切关注。参见图一。白尚恕、李迪两位科技史家前辈对这件器物做了翔实的介绍和研究，为我们深入研究这件器物夯实了认识基础。①这件器物，据两位前辈研究，是由清宫造办处研制成功，时间大约是在1713年到1722年，结构是由播水壶和受水壶连接在一起的复式漏壶，经他们多次试验，在夏季室内，其滴流速度是每5秒滴一次保持正常运作。
现在我们提出的问题是，由于在两位前辈的论文里，没有详细的实验报告和说明，不知这个流速的结论是如何得出来的。它的内部结构究竟是什么样子，也不是十分清楚；此器物内部是焊接严实的，根据故宫博物院保管条例，它是不能被人们拆卸开来研究，也不可能用此文物本身来做实验。但是我们从白尚恕、李迪另外撰写的《清代朝兽耳八卦篆铭刻漏壶》一文中的插图7中发现，②（《科技史文集》第10辑，上海科学技术出版社，）通过该漏壶一组器件分解后拍照的照片获知，这只漏壶确实曾经被拆卸过并分解成各个单一器件，但是何时被拆卸，是否以此为契机，加以上水试验，也不得而知。在2005年出版的潘鼐主编《中国古天文仪器史》里，李迪又一次重复了“在夏季室内，其滴流速度是每5秒滴一次”的结论，③这究竟是在什么条件下得出的？它是否像它自身刻铭所叙：“晦明动静，精一不移。时中无息，道和天机”，来“保持正常运作”？围绕这一问题，我们认为有必要进行深入探讨。
根据两位前辈考证器物制作的时间来判断，此时机械钟表已经在宫内广泛使用，对于它的历史地位和科技水平的评价，应该给予一个准确的判断。我们首先要根据实验后确凿的数据，说明它的实际的科学水平和历史作用。
二
兽耳八卦篆铭刻漏壶的外形结构，可以看作是由播水壶和受水壶两部分组成，播水壶是由一个扁圆柱体组成，它的直径约40厘米，高11厘米。受水壶则是一个腰鼓状器皿，腰宽20厘米，高40厘米，它的器形如此设计，完全是为了审美的要求而已，并没有技术上的特殊需要。因此两位前辈学者在示意图中，将受水壶采用裁弯取直的办法，画成圆柱体是很妥当的。参见图二。这里要考虑的是，受水壶的容积有四分之一为唧筒所占用，它的容积根据推算，略大于播水壶。
腰的南面有铭文，说明制造漏壶的意义和目的：“制器尚象，义本于易。地平天成，鼎传禹迹。汤之铭盘，日新无斁。周王定鼎，卜年八百。封建作诰，铭器各悉。历朝博古，器重典策。圣主时乘，治隆古昔。文武圣神，万邦咸格。高厚弘仁，覆载普及。仰效乾象，俯感山泽。治水安谰，功齐禹力。敬授乃时，调燮世则。乾惕*教，弗虚漏刻。中和位育，阴阳不忒。象丽三才，得函太极。传则后世，万古永式。”腰北面有铭文，说明漏壶的用法和注意事项：“授时迪吉，五礼咸资。化凶镇火，祛疫辟魑。星岳生露，兆雨兆禧。灵格乾坤，神乎知微。传历今古，厥寿冈齐。用藏惟洁，勿斜勿欹。注水天泉，勿垢勿泽。午中按法，三日转机。升降循环，时刻表仪。晦明动静，精一不移。时中无息，道和天机。”
我们根据腰北面铭文说明漏壶的用法和注意事项，来观察这只漏壶计时的准确性。
三
要想用原件器物做实验，如前所述，目前已不可能；以原件作模具再复制一件文物进行实验，一方面工作量太大，另一方面也没有必要。我们要考虑的是，在播水壶架设的滴漏装置，是否有控制滴漏管具备匀速、稳定流量的功能。因此，只要将有关控制稳定流量的功能的设备加以分析并用实验加以验证，即可得出正确的结论。两位前辈学者指出，浮舟中的虹吸管是最新颖的部件，在利用流体力学领域据有创新意义，它通过灵气管吹气后，播水壶的水便从虹吸管的进水管流进丁字形的三通管的细管，从滴漏管流下水滴。进水管中有一只银针，掌握着流速。我们分析虹吸管的作用，它仅仅起到自动流水的作用，与匀速、衡量流速无关。
又据两位前辈专家分析，在播水壶一侧的控制流速的机构，由浮舟、虹吸管、寒暑盒三部分组成。虹吸管的两端穿透浮舟并与水衔接。虹吸管的进水管有一根起节制作用的银针，虹吸管的出水管，套有一细管，使得灵气管、细管、滴漏管组成三通管。我们认为，先将灵气管空气抽去，水才能在大气的压力下，经虹吸管导入细管，再流入滴漏管。
在做试验之前，我们不妨先做一些理论上的分析。一、两位前辈专家认为，寒暑盒旨在运用冬夏两季解决“水利”和“水涩”问题。所谓“水利”和“水涩”问题，是指水有一定的黏滞性，当气温较高时，其黏滞性较小，流速较快；当气温较低时，其黏滞性较大，流速较慢。因此，在寒暑盒内加砝码较多时，浮舟下降，虹吸管所受压力较强，水的流速加大；在寒暑盒内加砝码较少时，浮舟上升，虹吸管所受压力较弱，水的流速减小。但无论如何，从根本上这种设计无法解决水位因落差变化而产生的流速变化。落差的变化，是影响流速变化的最大因素。假设用寒暑盒来解决水位因落差变化而产生的流速变化，那么就应当每隔很短时间，比如每隔十分钟，加若干砝码，使之水压保持不变乃至致使流速不变；这也许或有一定效果，但是由于人工因素过多，干扰了水滴的自由落体运动，计时的功能的准确性将大大降低。况且操作这一过程，要有一只准确的钟表来协助计时；那么问题就提出来了：人们不禁要问，既然有了计时准确的机械钟表，再用钟表探索漏壶的精密性，岂不是叠床架屋，缘木求鱼？二、在进水管中设计的银针，在某种程度上，也可以调节流速；但银针的调节，是一种锁定方式，它不会根据水位的变化进行即时追踪式调节。这两点就决定了该漏壶虽然利用虹吸现象和稳压设备的新技术，却不可能保持一种衡定流量的流速。三、因此，我们深刻怀疑两位前辈专家的结论：即该漏壶每五秒钟滴一次的结论。该漏壶只解决了循环使用水源的问题，它的设计很像隋代的马上刻漏那样将播水壶和授水壶连接在一体，使用方便而已，④但没有解决水位落差不变的问题；称它为复式漏壶并不准确，实际上还是属于单漏系统。
四
我们为做实验而设计的播水壶装置，是根据白尚恕、李迪绘出的该壶纵面示意图进行的。我们认为，试验它的滴漏功能，没有必要完全模仿制作与它一模一样的器具，只要能够确切地证明它的实际功能即可。首先，我们制造一个长方形盛水槽，里面注水，在水中置放浮舟，在浮舟内设置虹吸管，并使之连接三通管。这是全壶最关键的部位。
在实验中，我们用泡沫塑料做成一个长16厘米、宽8厘米、高12厘米的水槽，上面置放一个长8厘米、宽4厘米、高5厘米的浮舟，将一个直径4毫米的导管穿入浮舟两端，一端为进水管，另一端为通向三通管。三通管直径为5毫米。参见图三。
1.经过多次实验，我们认为所谓吹气管应改名为抽气管，只有将浮舟导管中的空气抽空，进水管才有可能进水。
2.在水槽中注入350毫升水，在没有堵塞物的情况下，大约40分钟时间，水槽漏掉90%的水，可见在进水管设计银针作为进水调节的重要性。
3.在水槽中注入350毫升水，用标尺插入其中，此时水深5．5厘米。然后该设备投入水中，使水进入虹吸管，再流入三通管，每5秒钟记录它滴下的次数。一直使之稳定在每5秒滴1次。此实验一共做三次。一般在水深大约在1．5厘米时，方可达到每5秒滴1次。但是到了水深1厘米时，三通管便停止滴水了。
4.经过反复实验，所得结论是：因落差不断变动，不可能保持稳定流量流速。笔者在研究西汉兴平漏壶时已经做过同类实验；实验表明单漏不可能连续记录全天时间。⑤华同旭在《中国漏刻》一书指出，一般说来，只有复漏才能测量全天时间。⑥
五
欧洲人发明的钟表，始见于14世纪，⑦而于明末流传于中国。在明万历二十九年（1601），意大利传教士送给万历皇帝的礼物中，就有两件自鸣钟，对皇室内的王公大臣震动很大。⑧在民间，有些读书人也对钟表的机械原理发生了兴趣，最突出的是陕西泾阳进士王徵，他在天启年间（1621-1627）解剖了欧洲人制造的自鸣钟，把每一个零件分别拆开，绘成图，然后一一加以说明其机理和用途，著录于《远西奇器图说》一书，对制造钟表一事影响很大。人们完全可以根据图解进行模制，批量生产钟表。清初人刘献廷（1648-1695）著《广阳杂记》，记述了明末江宁人吉坦然，可以制造出塔形自鸣钟，每当到时，有一童子从塔里蹦出，持牌报时，一刻一响，交一时鸣八响。这大概是我国最早制造的自鸣钟。到了清康熙时期（1662-1772），皇宫养心殿造办处开始制造宫廷用钟。而在民间，在广州制作的钟表，称广钟，在苏州、扬州、南京制作的钟表，称南京本钟。乾隆以后，钟表渐渐进入普通百姓家庭。从时间上看，在制造此漏壶之前100年，机械钟表就已经出现在皇宫，到康熙朝制造该漏壶时，钟表在宫内已经很普及了，根据这种情况我们判断：此时此刻由造办处制造兽耳八卦篆铭刻漏壶，同乾隆时在交泰殿和皇极殿设计的铜壶滴漏一样，都是复古的产物，在计时器这一科学技术领域上，并无真正意义的创新之意；它的技术要求，也并不像刻漏铭文所描述的那样准确无误；它外表上的高超艺术的豪华处理，其意义仅在于标榜皇权“敬授人时”的所谓“普世价值”。
参考文献
①白尚恕、李迪《康熙朝刻漏壶》，《故宫博物院院刊》1983年第1期。
②白尚恕、李迪《清代朝兽耳八卦篆铭刻漏壶》，《科技史文集》第10辑，上海科学技术出版社，1983年。
③潘鼐《中国古天文仪器史》，山西教育出版社，2005年。
④参见李强《马上刻漏考》，《自然科学史研究》1990年第2期。
⑤参见李强《西汉兴平漏壶研究》，《自然科学史研究》1995年第2期。
⑥华同旭《中国漏刻》，安徽科学技术出版社，1991年。
⑦贝尔纳《历史上的科学》，科学出版社，1981年。
⑧恽丽梅《洋古董钟表》，北京出版社，2003年。
