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中国古代技术发明之十——新莽铜卡尺

时间:2019-05-28 09:23来源:白城日报
新莽铜卡尺是世界上最早的滑动卡尺,因其上铸有“始建国元年正月癸酉朔日制”字样,故可判定其铸造时间为新朝王莽始建国元年(公元9年)。

新莽铜卡尺是世界上最早的滑动卡尺,因其上铸有“始建国元年正月癸酉朔日制”字样,故可判定其铸造时间为新朝王莽始建国元年(公元9年)。现存世铜卡尺有三件,分别收藏于国家博物馆、北京艺术博物馆和扬州博物馆。前两件的来源信息缺失,曾被怀疑为后世仿品。20世纪70年代末中国历史博物馆(今国家博物馆前身)曾组织专家对馆藏铜卡尺进行鉴定,根据卡尺纹饰和铭文的艺术特征、磨损与氧化情况,以及对卡尺合金成分的定性分析,并通过与1927年甘肃出土新莽铜权合金成分的比较,认定其为真品。现藏于扬州博物馆的一件,1992年在江苏邗江县东汉早期墓穴中出土,为此类量具在新朝至东汉早期的存在提供了确凿的证据。

新莽铜卡尺由固定尺和活动尺两部分组成,两尺通过导槽、导销、组合套等部件嵌合在一起,后者可以在前者上平行滑动。两尺上都有刻度,且在一端都有一个L型的卡爪。当两卡爪并拢时,两尺上的刻度基本对齐。考古学者推测铜卡尺在当时是用来测量圆柱形器物的直径或内径的。将器物置于卡尺的两个卡脚之间,或用卡脚分别抵住器物的内缘两边,易于读出准确的直径或内径读数,比使用普通的直尺测量要方便得多。

新莽铜卡尺被公认为现代卡尺的先驱。不过,这种工具不具备现代游标卡尺最重要的差分测微功能。其奥妙在于现代游标卡尺的固定尺和游标尺上的刻度不是像铜卡尺那样完全对齐的,而是存在一个微小的差。比如固定尺上的最小刻度是1毫米,游标尺上的最小刻度则是9毫米的十等分,即0.9毫米。因此当固定尺和游标尺的0线对齐时,主、副尺第一线相差0.01厘米, 第二线则相差0.02厘米, 以此类推, 第九线则相差0.09厘米。通过计算这种细微差异,可以把读数的精确度提高近一个数量级。这一原理最早由法国数学家Pierre Vernier于1631年提出。到1851年,美国工程师Brown Sharp才借助精密机械制造技术,造出实用的现代游标卡尺。

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