《发明家燕肃》第二章 穷究漏刻之理，创制莲花漏，校准大宋时间

第二章 穷究漏刻之理，创制莲花漏，校准大宋时间

在古代，没有钟表的时代，刻漏也就是漏壶，是国家最重要的计时器具。上至朝廷朝会、祭祀典礼，下到农事耕作、民间生活，全都依靠漏刻来判定时辰。历朝历代，漏刻不断改良，到北宋初年，依旧沿用唐代流传下来的浮箭漏刻。这套旧漏壶，在实际使用之中，存在着难以根除的巨大缺陷 。

传统浮箭漏，依靠壶中水流不断滴出，浮箭随着水位变化上浮，箭杆之上刻有时辰刻度，以此读取时间。可随着壶内的水不断流出，壶中水位持续下降，水压随之不断减弱，滴水的流速便会越来越慢。壶中水越少，水滴下落就越发迟缓，计时的误差便会越积越大。到了漏壶使用后半段，时间偏差可以达到数刻之多。除此之外，浮箭在壶中浮动，没有固定约束，时常发生摇晃偏移，箭杆刻度错位，读取时辰便会出现差错。若是漏刻出现偏差，朝会时辰错乱，祭祀时序出错，农时判断失误，都会带来一系列麻烦。朝廷司天监的官员，也知晓旧漏刻的弊病，却苦于没有可行的改良办法，只能勉强沿用旧制。

燕肃在各地为官，亲眼见过各地官府的漏壶，屡屡因为计时不准闹出事端。他心中暗自思索，要改良这套沿用数百年的计时仪器。公务之余，他便找来各式陶壶、铜壶，反复做滴水试验。他不断观察水流，记录水位高低与滴水速度之间的关系。他明白，想要计时精准，核心难题，便是要让漏壶出水的水流速度保持恒定。只要水位稳定，滴水速度才不会发生改变，时间计量才能准确无误。

无数个日夜，燕肃在衙署的小院之中，反复试验。他尝试过增加多重水壶，尝试过调整出水口大小，一次次失败，又一次次重新推演。经过千百次的摸索，他构思出了漫流溢流系统，这是一套划时代的设计。他设计出多重水匮，也就是储水的壶具，上匮的水缓缓流入下匮。下匮的进水流量，要略大于出水流量，多余的水，会从壶身上方专门开设的溢水口流出，顺着导管流到专用的减水盎之中。如此一来，无论上游的大壶水位如何起落，下匮的水位永远维持在溢水口的高度，水位恒定不变，出水的水压也就固定，水滴便可以保持均匀稳定的流速，彻底解决水位下降带来的计时误差 。

解决了水流的难题之后，燕肃又着手优化浮箭的结构。他构思出莲花造型的装置：箭壶之上安放铜制莲花，莲花花心留有圆孔，浮箭从莲心孔洞之中穿过。莲花的孔洞如同约束轨道，浮箭上浮之时，只能沿着竖直方向向上移动，不会左右摇晃、倾斜偏移，读取刻度就不会发生偏差。因为这套装置以莲花为核心构件，便得名“莲花漏” 。

四季寒暑更迭，昼夜长短并不相同。春分、秋分昼夜均分；夏至白昼最长，黑夜最短；冬至白昼最短，黑夜漫长。如果只用一套固定刻度的浮箭，就无法适配一年四季昼夜的变化。燕肃考虑到这一点，精心制作四十八支浮箭。一年有二十四节气，每一个节气，昼夜长短各有区别，对应两支浮箭，一支对应白昼，一支对应黑夜。每到一个节气，便更换对应刻度的浮箭，以此适配昼夜长短的变化，让计时可以贴合天时节律。

天圣八年，公元1030年，燕肃将自己耗费数年心血研制而成的莲花漏，连同《莲花漏法》，一并呈献给宋仁宗。他把整套仪器的构造、制作工艺、使用方法，全部详细记录成文，希望可以在全国推广使用 。

朝廷收到莲花漏之后，命令司天监官员王立等人进行校验测试。将莲花漏与当时通行的《崇天历》相互比对校验。初次测试，仪器和历法之间出现偏差，朝廷一时没有采纳。朝中不少守旧官员，也对这套新式漏刻抱有怀疑，认为旧制流传已久，不必轻易改动。

面对质疑，燕肃没有放弃。他没有急于争辩，而是继续反复调试，修正细节。他不断实地测试，在不同季节、不同气温条件下反复观测莲花漏的计时效果，不断微调构件。经过多次反复试验验证，莲花漏计时精准的优势，充分展现出来。夏竦为莲花漏撰写铭文，盛赞它“秒忽无差”，计时精细到分秒之间。

景祐三年，公元1036年，朝廷正式下诏，将莲花漏颁行天下，各州府都要依照燕肃所传的法度，铸造使用莲花漏。燕肃还把莲花漏的制作方法镌刻在石碑之上，将工艺公之于众，方便各地工匠参照复刻，不把精妙技艺私藏。此后大宋各州郡，处处可见莲花漏。后世大文豪苏轼，在徐州任职之时，见到当地的莲花漏，写下《徐州莲花漏铭并序》，文中赞叹：“故龙图阁直学士礼部侍郎燕公肃，以创物之智闻于天下，作莲花漏，世服其精。凡公所临必为之，今州郡往往而在，虽有巧者，莫敢损益。”意思是，燕肃凭借造物的智慧闻名天下，造出莲花漏，世人都叹服它的精密。只要燕肃到过的地方，都会造莲花漏，如今各州郡多有留存，就算手艺高超的工匠，也不敢随意改动它的规制 。

莲花漏的漫流溢流稳流设计，是中国古代计时技术的重大突破。它摒弃了旧漏刻依靠不断加水维持水位的繁琐方式，用溢流结构自动维持水位恒定。这套设计，对后世影响深远。之后金代、元代的计时仪器，都从莲花漏的设计之中汲取灵感，元代郭守敬研制计时仪器，也参考了莲花漏的原理。一套莲花漏，校准了大宋的时间秩序，朝会、祭祀、农时、历法，皆因它而更加准确。燕肃没有把发明当做个人炫耀的资本，而是将工艺刻石传世，让这项技术普惠天下。