國家博物館、北京市藝術博物館、江蘇省揚州市博物館各收藏有一件卡尺。前兩件為傳世品，上面都刻有“始建國元年正月癸酉朔日制”，始建國元年即公元九年。1977年在一次學術討論會上，專家們對國家博物館所藏這支卡尺的真?zhèn)未嬖诓煌捶āＳ行业氖?992年5月，在距離揚州市西北8公里外邗(han)江縣東漢早期墓葬中，出土了一件銅卡尺。雖然出土時，表面銹蝕，是否有刻文，已無法辨識，但對漢代曾有過這類帶有卡爪的專用測長工具——卡尺，就無需爭辯了。

卡尺的浮現

卡尺最晚在王莽時期已經在生產實踐中比較廣泛使用了，發(fā)明時間距今已達2000年以上，但是從目前所能查找的文獻來看，清代以前對這種專用的測量工具卻沒有任何記載，因此它的發(fā)展歷史、使用范圍、使用方法均已失傳。當吳重熹(同治元年舉人，曾任江西巡撫)于光緒十八年(1892)看到這件銘刻新莽年號、上有魚鱗紋、奇形怪狀的器物時，不知為何物。他在拓片上寫下了兩行題跋:“始建國銅器，有關牡，可開闔，其魚鑰乎？……”。竟誤把它當做一把大鑰匙了。

同類器物也被吳大澂收集到。吳大澂是同治十年(1871)進士，曾任廣東、湖南等地巡撫。他還是一位金石文字學家，又擅長書法、繪畫。刊行于光緒二十年(1894)的《權衡度量實驗考》，就是由他親筆書寫和繪圖的。這本書是吳大澂根據當時出土的玉器、錢幣，對照先秦古籍，考校古代禮制與度量關系的專著，書中也收錄了一支卡尺，定名為“王莽銅尺”。他說:這支尺是近幾年在山左(舊時對山東省的別稱)出土。正面上下共六寸，其中四寸刻有分，旁附一支尺，作丁字形，可上下滑動，共刻五寸，無分刻，有一環(huán)，可系繩。背面刻篆文年月一行，從所繪圖可看到，即“始建國元年正月癸酉朔日制”。吳大澂在度量衡方面的知識遠遠超過了吳重熹，他根據上面有刻度而把它定名為“王莽銅尺”。但是在當時歷史條件下，吳大澂也無法認識這種測長工具的特殊用途，更無法把它定名為卡尺。

此外，羅振玉、柯昌濟、容庚、劉體智等在他們的金石學專著中也都錄有王莽卡尺。據目前所知，不算轉錄、重復的，至少也有5支。說明在清末不同時期、不同地點屢有類似的卡尺發(fā)現，而金石學家們都不知道這件器物的用途和它所包含的科學價值，大多把它看成一支王莽時期的尺。今國家博物館、北京市藝術博物館所藏的兩支卡尺，是否就是清末各家著錄中的兩支，已經很難考證了。
    

新莽時期的測長工具——卡尺

    《漢書·律歷志》中有關長度部分，只提到分、寸、尺、丈、引5個單位和進位關系。其中對“丈”作了專門的描述:“其法用銅，高一寸、廣二寸、長一丈，而分、寸、尺、丈存焉?！边@支銅丈1927年與新莽銅環(huán)權、銅衡桿同時出土，上面還刻有新莽81字詔文。銅丈未刻尺、寸線紋分度，出土時由于折斷、彎曲而未得到應有的重視。后來與《漢書·律歷志》相對照，才發(fā)現它與新莽銅嘉量分別為長度與容量的標準器，銅丈作用相當于近現代的端度尺。因為卡尺不屬于標準器而是實用器，故《漢書·律歷志》中沒有提到，但是從新嘉量和銅丈這類標準器的制作，以及對度量衡器超前的設計思想與高精度的制造技術方面，完全可以相信，當時有能力設計出如卡尺一類的專用測長工具。

　　在我國的漢代，科學技術已相當發(fā)達，發(fā)明了許多領先世界先進水平的器具和儀器，如大型的天文儀、龍骨水車、繩輪傳動紡車等，這些機械設備中都有很多圓形或圓軸類的零件。用卡尺來測量這類工件，既方便又準確，大大提高了生產效率。王莽卡尺的發(fā)現、東漢卡尺的出土，說明距今2000多年前的西漢末年，我國的測長工具，已從一支直尺發(fā)展到能制造出既可以測量圓球體的直徑，又便于測量深度、厚度多種用途的專用測長工具——卡尺。
    

新莽卡尺與游標卡尺

游標卡尺是適應現代工業(yè)需要而發(fā)明的高精度測長工具。早于游標卡尺1000多年的新莽卡尺，制造和測量準確度是無法與之相比的，我們只是從它的設計思想和應用方面作一些探討，證明新莽卡尺確實在古代度量衡史上是一個值得關注的先進測長工具。漢代卡尺與現代游標卡尺有哪些相同與不同之處呢？僅從外形上看，二者極為相似，主要都是由有卡爪、有刻線的固定尺和另外一支活動尺兩部分組成。不同之處在刻線上，漢代卡尺在固定尺上有分、寸刻度，活動尺上只刻寸，這樣用它來對準主尺上的分度線則更清晰。而現代游標卡尺是運用了游標讀數原理，刻線更精細，測量數據更精準。

中國古代卡尺與近現代游標卡尺相比，除了刻線準確度不高，不具游標讀數外，幾乎沒有其他本質上的區(qū)別。中國的刻線卡尺在什么情況下，由誰發(fā)明制造的？史書缺乏記載，我們目前也無法知道。那么我們借助其他國家卡尺的發(fā)展史，來看看卡尺特殊用途和它的演進過程。

在新莽卡尺后又過了1000多年，歐洲出現了一種“卡鉗尺”，“卡鉗尺”僅由主尺和帶有可活動的尺套兩部分組成，主尺上有刻線，可在活動套中滑動，當主尺的卡爪和活動套的卡爪夾住被測工件時，便可以在套口讀取測量值。新莽卡尺無論在器形上還是讀數方法上，都遠比西方的“卡鉗尺”更接近現代的游標卡尺，而卡鉗尺則要原始和簡單得多。那么，游標卡尺是什么時期出現，由誰發(fā)明的呢？據《簡明不列顛百科全書》介紹: 由法國數學家韋尼埃(Vernier，Pierre約公元1580～1637)于1631年發(fā)明的。

關于游標卡尺的發(fā)明還有另一種說法，即發(fā)明了游標讀數原理，并不能證明已經制造出游標卡尺了。因為游標卡尺對于刻線精密度有極高的要求，手工刻線絕對達不到設計的要求，這種極精密的刻度，即使在一般的機械儀器上也無法實現。19世紀中葉，機械工業(yè)在英美等國家有了迅猛發(fā)展，對機械零件的準確度要求越來越高，必然會對測量工具提出更高的要求。美國優(yōu)秀的機械工程師布朗·夏普，為了要生產一批高精度的刻線尺而反復研究、反復試驗，終于發(fā)明了一臺“自動刻線儀”，這臺儀器上還有專門的刻線校準及補償裝置，大大提高了刻線的精密度，從而為生產游標卡尺提供了必要的技術條件。1851年，布朗·夏普又將游標讀數原理運用到實踐中，創(chuàng)造性地設計制造了第一批游標卡尺，共4把。經過檢測，這4把游標卡尺測量范圍在0～4英寸，準確度為0.001英寸(0.025毫米)，達到了預期的設計效果。自從第一批游標卡尺制造成功后，這種先進的測長工具傳播到世界各地，不到兩年，全美以及德國、英國、法國、荷蘭等先后普遍用上了這種先進的測長工具。同時，游標卡尺的制造技術也逐步提高、迅速發(fā)展，很快成為通用的測量長度的工具了。

從上述西方游標卡尺的發(fā)展史中，大致可以了解游標卡尺的發(fā)明決非一蹴而就，是經過數代人、幾百年的努力，最后才得以成功。再回過頭來與新莽卡尺作一比較，幸好卡尺上還留下了“始建國元年朔日”，讓我們得以知道它的制造年代。而它是在什么歷史條件下，由誰發(fā)明創(chuàng)造的？其使用和流傳的時代，傳承關系，又為何失傳了？這些都已無法考證了。今天，我們將中國公元九年制造的卡尺，與距它一千七八百年后的現代游標卡尺，從器形和使用方法上作比較，便可以看到中國古代工匠的智慧和當時手工業(yè)的發(fā)達。可惜中國古代的這項發(fā)明被深深地埋葬了一兩千年。

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