在公元前8000年至公元前3500年間,蘇美爾人發明了使用黏土保留數字信息。他們的做法是將各種形狀的小的黏土記號像珠子一樣串在一起。從大約公元前3500年開始,黏土記號逐漸被數字符號取代。這些數字符號是使用圓的筆針刻在黏土塊上,然後燒製而成的。大約公元前3100年,數字符號與被計數的事物分離,成為抽象的符號。
度量衡——中國古代計量史
我國最早的貨幣是貝,即一種海生的貝殼。貝是以“朋”為單位,一朋就是一串,後來由於交換的發展,天然海貝來源不足,人們開始使用仿翻的石貝、骨貝。繼而用銅來鑄造,造的樣子也模仿貝,叫傲鋼貝。銅貝當然不能再以朋為單位,而以“乎”為單位。“乎”是重量單位,因為銅貝是金屬貨幣。
度量衡和計時的傳說
中國古代以度量衡和時間為主要內容的計量技術,有著悠久的曆史,早在父係氏族社會,度量衡和計時已是農業文明的基礎。傳說在黃帝時代已發明了以幹支記日、月,繼而堯命舜、禹二人參照日、月、星辰定曆法。舜前往東方進行巡視,在部落聯盟議事,商討把四時之氣節、日之大小、日之甲乙、度量衡的齊同、樂律聲音的高低都統一起來。禹開始治理水患,劃分九州,“身為度,稱以出”,以人體為基準建立度量衡標準。
雖然上述小故事都是後人傳說,卻真實地反映了先民們的自然哲學觀念。
秦始皇大一統功不可沒
計量製度的建立,單位標準的確立雖然都是人為的,但必須具有權威性。公元前221年,秦始皇下詔書統一全國度量衡,又將詔書加刻在量器的底部。一件量器所刻銘文,向後人講述了秦國幾百年的曆史,它的重要意義遠遠超過了器物本身。秦始皇統一度量衡幾乎是世人有口皆碑的曆史功績。秦權、秦量出土地域之廣、數量之多,令人驚歎。據粗略統計,出土地域囊括了被統一的每一個諸侯國舊地,數量多達百餘件。這些都展示了秦始皇統一度量衡的決心和雄才大略。
後經漢代的改進、完善,成文於典籍而被曆代遵循,奉為圭臬。此後每經改朝換代,都要探究古製之本,以確定當朝度量衡和計時單位標準。曆代流傳下來的度量器物不斷被發現,其傳承關係明確便是有力的證明。直至清朝,無論是度量衡還是計時製度,都是秦漢古製的沿襲。今天陳列在北京故宮博物院太和殿前的鎏金銅嘉量和晷就是有力的物證。
傳承古代科學文明的光輝
古人認識到“懸羽與炭而知燥濕之氣”,用“燥故炭輕,濕故炭重”的原理測量濕度。在掌握度量衡技術方麵,對自然規律有深入的了解。中國古代計量技術,在曆代史籍中都有記錄。研究者根據文獻記載,對照所能見到的器物,考釋其銘文,測量其實際數值,模擬、複現其計量功能,使塵封的古老科技重現光彩。
中華悠久的文明史流傳下來大量的珍貴文物,其中有許多與計量有關的器物和文字資料,記錄和講述了一個個生動而有價值的故事。如考古學家曾統計過,在100多座春秋戰國時期楚國的墓葬中,出土了數量不等的天平、砝碼,它們是用來稱量可切割的黃金貨幣的。千百年來,我們的祖先們不斷進行計量測試實踐活動,在認識自然、改造自然中積累了豐富的知識和經驗,留下了彌足珍貴的度量衡文物。在中國燦爛的古代科學文明中,譜寫下光輝的一頁。
祖衝之與計量單位
祖衝之一生的科學工作,大都與計量有關。他有著豐富的計量實踐。在給宋孝武帝所上請求頒行《大明曆》的表中,他曾經提到,在治曆實踐中,他常常“親量圭尺,躬察儀漏,目盡毫厘,心窮籌策”,自己動手進行測量和推算。測量離不開擇定基準、核對尺度,測量本身不可避免還會涉及精度問題,這都與計量單位有關。對這些問題的重視,使他很自然地步入了計量科學領域。
祖衝之對測量精度和尺度標準的重視