中国的度量衡
东北电力大学研究生院-冬日娜
中国的度量衡
中国的度量衡发展很早。大约在距今四五千年前的父系氏族社会末期,随
着人类文明的发展,私有制
的形成,商品交换日益频繁,度量衡也就应需而生。传说黄帝“设五量”(《
大戴礼记·五帝德》)、“少昊
同度量,调律吕”(《世本·帝繫》)。度量衡单位最初
都是和
人体相关联的:“布手知尺,布指知寸”(《孔子·家
语》),“一手之盛谓之掬,两手谓之溢”(《小
尔雅》)。
用这种方法计量,不仅粗略,而且因人而异,没有一个
法定的标准。《史记·夏本记
》中有禹“身为度,称以
出”的记载。根据当时某名人身体某一部位的长度制造
了“尺”,形成
了最早的法定长度单位。商代遗址中出
土了骨尺、牙尺(见彩图),长度约合16厘米,与中等身
高的人大拇指和食指伸开的指端距离相当,尺上分寸刻
划采用十进位,它和青铜器一样,反映了当时生
产和技术
水平。
春秋战国时期,由于诸侯割据,政权分散,度量衡
也
无法保持一致。秦始皇统一全国(公元前221)后,为适应生产和政治的需要,即推行“一法度衡石丈尺,车同轨,书同文字”。颁发了统一度量衡诏书,制定了一套严格的管理制度,这些措施有利于中央集权,保证了度量衡的准确一致,为中国两千多年封建社会的度量衡制奠定了基础。
汉兴以来,政
治经济皆如秦制,度量衡也沿用秦制。西汉末年历律学家刘歆,将秦汉以来的度量衡制
度加以整理行文,
使之更加规范化、条理化,后收入《汉书·律历志》,成为中国最早的度量衡专著。
中国古代度
量衡与古代数学、物理、天文律学、建筑、冶炼等科学技术的发展起着相互促进的作用。
商鞅为统一秦国
度量衡而制造的标准量器(公元前 344)铜方升上刻有“十六寸五分寸壹为升”,用度数审
其容(见
彩图)。方升流传至今,经过测量可以准确地得到战国时代秦一尺的长度,反映了当时应用数学的发
展。
栗氏量是战国时代齐的一件标准量器,它包括升、豆、
鬴三个容量单位。《考工记》详细记载了制作这件
量器时冶炼青铜和铸造的技术条件以及所包括的各个量的尺寸、容量和重量。器物的圆周率应用了“勾股
定理”、内方尺而圜其外作为各个量的底面积。新王莽始建国元年(公元9年),刘歆仿栗氏量而制造的
铜嘉量,设计时圆周率为 3.1547,比《周髀算经》提出的“经一而周三”向前跨进了一步(见彩
图)。南北
朝时中国数学家祖冲之,求得了当时世界上最精确的圆周率,用它对新莽铜嘉量进行测算和校
正。
长度单位的规定
《尚书·舜典》:“协时月正日,同律度量衡。”天文学是自然科学
发展得最早
的学科之一。早在两千多年前中国就用圭表来测日影,定冬至和夏至。秦汉时乐律尺与日常用
尺同长,约合
今23厘米,南朝太史令钱乐之依照当朝尺长(合今24.5厘米)更铸张衡浑天仪。隋文
帝统一南北朝后,下
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令统一度量衡,而用南朝小尺测日影,用北
朝大尺(长30厘米)作为官民日常用尺,此后,唐代僧一行(名
张遂)测量子午线,宋代司天监的圭表
尺,元代郭守敬造观星台所标的量天尺都采用了隋、唐小制。1975
年,中国天文史家从明代制造的铜
圭残件上发现了当时量天尺的刻度,并考定了尺值,每尺长24.525厘米,
与钱乐之浑天仪尺度正相
符。量天尺为中国古代测日影、定历法起了重要作用,在长达1300多年的历史
时期,尺值基本上恒定
不变, 从而保证了天文测量的连续性和稳定性。
重量单位的规定
春
秋中晚期,楚国已制造了小型衡器──木衡·铜环权,用来称黄金货币。
完整的一套环权共十枚,大体以
倍数递增,分别为一铢、二铢、三铢、六铢、十二铢、一两、二两、四两、
八两、一斤,一铢重0.69
克,一两15.5克,一斤251.3克,十枚相加约500克,为楚制二斤(见彩图)。中国
历史博物
馆藏有一支战国时的铜衡杆,正中有拱肩提纽和穿线孔,一面显出贯通上、下的十等分刻线,全
长相当于
战国的一尺,每等分为一寸,形式既不同于天平衡杆,也有异于称杆,很可能是界乎于天平与杆
秤之间的
一种衡器,现暂称为不等臂天平,用这种衡杆称物,可以把被称物与权放在提纽两边不同位置的刻
线上,
即把衡杆的某一臂加长,这样,用同一个砝码就可以称出大于它一倍或几倍的重量。经过逐步发展,
缩短
重臂,加长力臂,就形成了秦汉以后的杆秤。战国时期不仅广泛使用衡器,而且有了相当完备的杠杆
原理
,《墨经·经下》:“衡,加重于其一旁,必垂,权,重相若也,相衡,则本短标长,两加焉,重相若,
则标必下,标得权也,长重者下,短、轻者上。”
这段论述用杠杆原理对天平和杆秤作了科学的
概括,提出了理论的依据。
中国古代度量衡制的内在联系
中国古代很早就以长
度作为一个基本量,容
量、重量都由长度推导出来,因此如何确定一个
恒定不变的长度单位,成
为历代探讨和争论的重
要课题。《汉书·律历志》:度“本起于黄钟之长,
以子谷秬黍中者,一
黍之广度之,九十分黄钟之
长,一为一分”。即以固定音高的黄钟律管的长
度定为九寸,并选用
中等大小的黍子,横排九十
粒为黄钟律管之长,一百粒恰合一尺,律管的容积为容量单位一龠,合龠为合
,十合为升,一龠之黍重十二
铢,二十四铢为两,使度量衡三者都建立在物理量的自然基准上,这种用数
理统计和音频原理定长度单位
的方法,在当时是十分先进的。《汉书·食货志》还记有“黄金方寸,而重
一斤”。《后汉书·礼仪志》中有
“水一升,冬重十三两”。清朝康熙五十二年(1703)规定以金、
银、铜、铅等金属作为长度和重量的标准,
后来发现由于金属纯度不高,影响标准的精度,改用一升的纯
水作为重量标准,这些利用金属和纯水比重
来确定度量衡单位量值的方法,在世界度量衡科技史上也都占
有一定的地位。
国际公制在中国的推行
明、清两代采用营造、库平度量衡
制。清朝乾隆皇帝接受了西方先进
科学技术,在钦定《数理精蕴》中对度量衡作了详细的考订,并且用万
国权度原器与营造尺库平两进行校验。
故宫博物院藏有乾隆时代的营造尺和库平两,二器同装入一朱红色
匣内,盖上有烫金楷书“高宗纯皇帝钦
定权度尺”和“户部库平、工部营造尺均遂旧制与万国权度原器精
校铸造”字样。尺上刻度以营造尺与米
尺相对照,营造尺一尺相当于米制的32厘米,一两合37.3克
。
清朝光绪三十四年(1908),清政府准奏农工商部和度支部拟订的划一度量衡制和推行章
程,并行文给
驻法大使,商请国际权度局制造铂铱合金原器和镍钢合金副原器,宣统元年(1909)制
成后送回国。20世纪上
半叶,各国相继采纳使用万国公制,中国物理学界人士于20年代倡议改革营造
库平制,力求与万国公制取
得一致,以适应国际交流的需要。1928年,中华民国政府公布度量衡法,
规定采用以“万国公制”为标准
制,并暂设辅制“市用制”作为过渡;即一公尺的三分之一为一市尺,一
公升为一市升,一公斤为二市斤。
由于改革后的市制适合于民众使用习惯,又与国际公制有最简单的换算
关系,所以逐渐为民众所接受。中华
人民共和国成立后,市用制普遍通行于全国。1984年,国务院发
布《中华人民共和国计量法》,推行以国
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际单位制为基础并选用
一些非国际单位制单位构成的中华人民共和国法定计量单位,还规定1990年以前
全国完成向法定计量
单位过渡。1987年又发布《中华人民共和国计量法实施细则》,法定计量单位将成为
中国唯一合法的
计量单位。
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