中国古代度量衡 作者:丘光明


第四节 明清时期测量技术的勃兴

  明朝不仅国内市场经济繁荣,而且大力发展海外贸易。在永乐三年至宣德八年(公元1405—1433年)近30年间,先后七次派三保太监郑和出使“西洋”,到达亚、非30多个国家。在对外贸易经济繁荣的同时,也促进了手工业的发达,特别是造船业,无论是规模之大还是制造工艺之先进,都远非宋元两代可与之相比。据《明史·郑和传》记载,郑和出使西洋的海船,最大的长44丈,广18丈,可乘载500至1000人。连续七次的出海航行,使郑和与其同僚们掌握了大量的航海知识,并且完成了举世闻名的《郑和航海图》,其中也包括了对航海里程,海深测量技术的一些记述。

  当时记录航海里程的单位是“更”。大约舟行一昼夜的里程为十更,每更行程约为60里。但受海流、风向及风速的影响,一更也可以大于或小于60里。他们总结出一些简单易行的检测方法,以木片于船首投入海中,人从船首速行至船尾,木片与人齐至,则更准;若人行至船尾,而木片未至,则为不上更;若木片比人先至,则为过更。明代航海者还根据前人的经验,利用测量海水的深浅来辅助判断船行的地理位置。其测水深的单位为“庹”,一庹等于成人两臂平伸的长度,约160厘米。测水深的办法是,用长绳系一铅锤等重物,沉入海中,再量其绳长。锤底涂以牛油,借其粘附物探明海床是泥砂还是岩石。然后结合前记载及航海的经验,判明舟师所在的位置。

  17世纪中叶,在中国正是西洋传教士和商人已踏入“天朝”大门之时,也是清朝正处在国内统一,经济繁荣的鼎盛时期。康熙、乾隆都十分重视科学技术的发展,并且大胆任用那些能严格遵守王朝法度又精通科学技术的欧洲人,虚心向他们学习。康熙很注意对天文历法的改进,他发现西方的历法更符合科学,于是颁行比利时传教士制定的《时宪历》,并且命令汤若望(德国教士)按欧洲的先进方法结合清朝度量衡制度督造了天文仪器。这期间,在地图测绘方面也取得了显著的成就。我国古代地图测绘虽然有悠久的历史和杰出的成就,但毕竟受当时的科学水平所限,里程计算不够精确。康熙四十七年(公元1708年),朝廷决定在全国范围内进行一次大规模的地图测绘工作,采用了西方先进的测绘技术和地理知识。为了保证测量的准确一致,首先统一了测量中使用的长度单位,规定以工部营造尺为标准尺度,五尺为步,360步为里,规定纬度一度为200里。这种以地球形体来规定尺度的方法,也是世界最早的。前后用了10年时间将测绘的结果汇总后,制成全国地图,即《皇舆全览图》,达到了地图绘制史上极高的水平,不但是亚洲地图中最好的,而且比当时欧洲地图也更精确。

  邹伯奇是学贯中西的天文历算学家,他十分注意实践,并对前人的著作也潜心研究,他“以体积论栗氏量,以重心论悬磬之形”。他认为“绘地难于算天,天文可坐而推,地理必须亲历”。他著有《测量备要》四卷,内有《备物致用》和《按度考数》二题。从其分目中可以看出他对测绘工具是十分重视的;《测量备要》分目四:丈量器中包括插标、线架、指南尺、曲尺、丈竹、竹筹、皮活尺等;《按度考数》分目中一曰尺度考、百法、里法……二曰步量……他为了考求地理沿革,成《历代地图》,还专门考证了周汉以来的尺、步、亩、里之数,著有《古尺步考》。

  康、雍、乾时期对农业生产都很重视,在此一百多年间,无论是治理河道和对水利的开发、利用,都取得了可观的成就。在这方面有突出贡献的人是陈潢。陈潢特别注意因势利导地去疏通水流。为了查明黄河水情、地势,他“必以亲历度势为第一事”,沿河“跋涉险阻,上下数百里,一一审度”;甚至在疾风时还独驾轻舟,测水之深浅。为了准确地控制洪水,陈潢“以推测土方之法,移而推测水方”,创造了“测水法”。“以水纵横一丈、高一丈为一方”,把河水的横切面积乘以流速,来计算水的流量。他说,要想知道河道闸口水的流量和昼夜所流的分数,都可以通过测量和计算得到,“其法,先量闸口阔狭,计一秒所流几何,积至一昼夜,则所流多寡可以数计矣”。陈潢在水利工程方面取得的成就,与他创立的测水法是分不开的。

  清朝还十分注意对各种气象的观察和记录。为了测量雨水的大小,康熙、乾隆时期向各地陆续颁发了雨量器,这种雨量器高一丈,广八寸,并有标尺,以黄铜制成。清代在气象仪器方面也有显著的成就,顺治十三年(公元1656年),江苏人黄履庄发明了温度计和燥湿检验器。温度计“能诊虚实,分别气候;证诸药之性情,其用甚广”。而湿度计“内有一针,能左右旋,燥则左旋,湿则右旋,毫发不爽,并可预证阴晴”。与现代湿度计结构相似。

  清代建筑业也达到了很高的水平。至今保存完好的故宫太和殿,是宫廷内的主殿,它气势雄伟,是我国古代最大、最巍峨的木结构建筑。康熙年间,曾因大内火灾而重修和扩建太和殿,由当时著名的匠师梁九设计和督造。为保证工程质量,在动工之前,梁九严格地按等比例缩小的方法做出了大殿的模型;“九手制木殿一区,以寸准尺,以尺准丈,大不逾数尺许,四阿重室,规模悉具,工作以之为准,无爽”。在我国建筑史上是一大进步。
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