中國(guó)最古老的衡量工具

周寰寅

同學(xué)們，你們?nèi)ゲ耸袌?chǎng)買(mǎi)過(guò)菜、注意過(guò)稱(chēng)菜的電子秤嗎？其實(shí)，電子秤可以稱(chēng)得上是秤這個(gè)大家族里的小小輩了。那以前的人們是怎樣稱(chēng)重的呢？想一想五年級(jí)下冊(cè)科學(xué)課本上的簡(jiǎn)單機(jī)械部分，對(duì)了，就是用桿秤！

桿秤是我國(guó)稱(chēng)重的基本量具，它的誕生凝聚了古代先民的智慧，反映了文明古國(guó)商貿(mào)及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。接下來(lái)，我們一起來(lái)了解桿秤的發(fā)展歷史吧！

悠久且充滿(mǎn)智慧的發(fā)展史

據(jù)古書(shū)記載，早在黃帝時(shí)代，我們的祖先就發(fā)明了天平，這可是秤家族的老祖宗。今天，我們還能在博物館里見(jiàn)到2000多年前春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的天平。它有一根木質(zhì)或青銅質(zhì)的秤桿，秤桿的中點(diǎn)系著提挈用的繩子，兩端則各固定懸掛一個(gè)秤盤(pán)，一個(gè)秤盤(pán)放待稱(chēng)的物品，另一個(gè)秤盤(pán)放砝碼。有意思的是，當(dāng)時(shí)的砝碼是一整套大小不一的青銅圓環(huán)。

天平的基本特點(diǎn)是秤桿放砝碼的一邊與放物品的一邊長(zhǎng)度相等，放的砝碼只能與待稱(chēng)物品質(zhì)量相等。因此，天平只適用于稱(chēng)量較輕的物品。要稱(chēng)量幾十、幾百千克的物品，就得放幾十、幾百千克的砝碼，太麻煩了！所以，古代制秤匠師摸索出“小小秤砣壓千斤”的辦法，解決了這個(gè)難題。不過(guò)，那時(shí)出現(xiàn)的還不是像今天這樣的提系桿秤，而是不等臂秤。

不等臂秤的秤桿上有尺寸刻度，掛物品的繩子和掛秤錘的繩子都可以在秤桿上滑移，不再采用成套的砝碼，而采用一個(gè)質(zhì)量固定的秤錘。我們?cè)诓┪镳^里可以見(jiàn)到公元前5世紀(jì)的不等臂秤的秤錘，以及公元前4世紀(jì)楚國(guó)宮廷里用的不等臂秤的秤桿。你們知道嗎，中國(guó)發(fā)明不等臂秤比歐洲早3個(gè)世紀(jì)呢！不等臂秤是秤家族的第二代喲！

然而，不等臂秤不像后來(lái)的提系桿秤那樣能直接讀出物品的質(zhì)量，而必須用公式（力臂×秤砣質(zhì)量=重臂×物品的質(zhì)量）算出物品的質(zhì)量，使用起來(lái)不太方便。于是，在不等臂秤使用1000多年后，到了南北朝，制秤匠師又創(chuàng)造出提系桿秤。提系桿秤是秤家族的第三代，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，一直受到普遍歡迎。

桿秤的原理

了解了桿秤的發(fā)展歷史，我們?cè)賮?lái)熟悉一下桿秤的原理。

桿秤稱(chēng)重時(shí)，根據(jù)被稱(chēng)物的輕重，使秤錘與秤錘繩在秤桿上移動(dòng)以保持平衡。根據(jù)平衡時(shí)秤錘繩所對(duì)應(yīng)的秤桿上的星點(diǎn)，可讀出被稱(chēng)物的質(zhì)量示值，符合杠桿原理。

“給我一個(gè)支點(diǎn)，我就能撬起整個(gè)地球！”這句話蘊(yùn)含的便是古希臘科學(xué)家阿基米德提出的杠桿原理。要使杠桿平衡，作用在杠桿上的兩個(gè)力矩大小就必須相等，即動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂。

使用杠桿時(shí)，為了省力，應(yīng)該用動(dòng)力臂比阻力臂長(zhǎng)的杠桿；如果想省距離，就應(yīng)該用動(dòng)力臂比阻力臂短的杠桿。因此，使用杠桿可以省力，也可以省距離。但是，要想省力，就必須多移動(dòng)距離；要想少移動(dòng)距離，就必須多費(fèi)些力。要想又省力而又少移動(dòng)距離，是不可能實(shí)現(xiàn)的。

使用桿秤稱(chēng)東西可是個(gè)技術(shù)活兒！秤桿一般都有兩個(gè)秤紐（兩個(gè)量程）、兩條刻度線（可直接讀出質(zhì)量），一條刻度線在秤桿的上面，另一條刻度在側(cè)面。兩排刻度和兩個(gè)秤紐用以適應(yīng)不同量程。根據(jù)杠桿原理，離秤鉤近的秤紐能稱(chēng)更重的物體，俗稱(chēng)“大提”，用秤桿上面的刻度進(jìn)行讀數(shù)；靠左邊一點(diǎn)的秤紐量程較小，又叫“小提”，用秤桿側(cè)面的刻度進(jìn)行讀數(shù)。不同于天平稱(chēng)重時(shí)必須準(zhǔn)備一堆等重的砝碼，桿秤只需要用一個(gè)質(zhì)量固定的秤錘，通過(guò)在秤桿上調(diào)節(jié)位置，即可測(cè)量出物品的質(zhì)量。

桿秤的發(fā)明傳說(shuō)

桿秤的發(fā)明其實(shí)還有一個(gè)有趣的傳說(shuō)呢！相傳范蠡經(jīng)商時(shí)發(fā)現(xiàn)人們?cè)谑袌?chǎng)上買(mǎi)賣(mài)都是用眼估測(cè)，很難做到公平交易。一天，范蠡在回家的路上偶然看見(jiàn)一個(gè)農(nóng)夫從井中汲水，方法極巧妙：在井邊豎一高高的木樁，再將一橫木綁在木樁頂端；橫木的一頭吊木桶，另一頭系上石塊，此上彼下，輕便省力。范蠡頓受啟發(fā)，急忙回家模仿起來(lái)：他在一根細(xì)而直的木棍上鉆一個(gè)小孔，并在小孔上系上麻繩；細(xì)木的一頭拴上吊盤(pán)，用以裝盛貨物，一頭系一鵝卵石作為秤錘；鵝卵石移動(dòng)得離繩越遠(yuǎn)，能吊起的貨物就越多。他想：一頭掛多少貨物，另一頭鵝卵石要移動(dòng)多遠(yuǎn)才能保持平衡，必須在細(xì)木上刻出標(biāo)記才行，可用什么東西做標(biāo)記好呢？

一天夜里，范蠡抬頭看見(jiàn)了天上的星宿，便突發(fā)奇想，決定用南斗六星和北斗七星做標(biāo)記，1顆星代表1兩重，13顆星代表1斤。從此，市場(chǎng)上便有了統(tǒng)一計(jì)量的工具——秤。但是，時(shí)間一長(zhǎng)，范蠡發(fā)現(xiàn)一些心術(shù)不正的商人在秤上做手腳，缺斤少兩。他又改白木刻黑星為紅木嵌金屬星形，并在南斗六星和北斗七星之外，加上福、祿、壽三星，以16兩為1斤，寓意為：缺一兩少福，缺二兩少祿，缺三兩少壽。范蠡以此告誡商人，做生意必須光明正大不欺人。