公元前200多年秦始皇统一中国后,建立统一的度量衡标准,制造并向各地颁发大量度量衡器具,以及实行严格的检定制度,开始了中国计量史上首次统一工作,为我国两千多年封建社会的度量衡制度奠定了基础。除了度量衡以外,时间计量在这个时期也取得了长足的进步,百刻制、十二时制等计时单位被普遍采用,日晷、漏刻等计时仪器得到了广泛应用。
汉朝继承、推广了秦王朝统一的度量衡制度,在秦制的基础上制订出了完整的度量衡单位体系,还对度量衡技术做了许多创新。西汉末年的新莽铜嘉量,集龠、合、升、斗、斛五个容量于一器,被誉为旷世瑰宝。
律历学家刘歆所著《三统历谱》,其中“审度、嘉量、权衡”三篇,总结了先秦以来度量衡的发展,收入到《汉书·律历志》中,这是中国第一本完整的度量衡专著。中国度量衡制度经过秦汉两代的演变和发展,已经兼有了理论、法制和科学的特征。这是古代度量衡制度较为完善的时期。
到了东汉,张衡漏刻的出现以及《太阳历》的诞生,使得传统的时间计量体系进入了成熟期。
东汉末年至南北朝时期,杆秤得到广泛应用;历法体系不断进步;《元嘉历》、《大明历》等优秀历法出现;刘徽通过对新莽嘉量的探究,提出了科学的推算圆周率的方法;祖冲之运用刘徽的方法,得出了精确到六位的圆周率数值。
故宫的太和殿和乾清宫前的丹墀上各陈设有两件十分引人注目的历史悠久的文物——日晷与嘉量,日晷是古代的计时工具,嘉量是古代的计量器具。放置方式:东边是日晷,西边是嘉量,成对摆放。太和殿是清代皇帝举行大典的仪所,乾清宫是清代皇帝召见大臣的地方。这两件陈设象征皇帝在时间上和空间上都是公正无私的,对天下百姓都是坦诚、平等的,也象征着国家的统一和昌盛。
中国计量史上的瑰宝——新莽嘉量。该量器是王莽进行度量衡改革时颁行的标准器之一,是这一重大历史事件的实物见证;它是刘歆设计和主持制作出来的,是刘歆计量理论的具体实践,被后世视为度量衡制作的楷模;它设计巧妙,数据精确,体现了当时科学发展的最高水平;它造型独特,铸艺精良,是中国古代青铜铸造技术高度发达的具体体现;它历经沧桑,迭被后人研究,促进了我国科学的发展。现存于台北故宫博物院。
新莽嘉量一共是五个量连备一体。器中央上为斛、下为斗,左耳为升、右耳上节为合,合下为龠。
水运浑象仪由张衡(78-139)设计制造,是主要用于演示天体运动的仪器。它形象地说明宇宙的结构理论,兼有计时功能。浑象仪上标有二十四节气,并能反映太阳、月亮和五大行星在天体中的位置。根据太阳在浑象上的位置,不但能知道当时所处的节气,还可以大体知道所处的时刻。表明它已经具备了与机械钟表类似的功能。张衡制造的水运浑象仪,是现今见诸于记载的第一台用水力发动的天文仪器,对后代的影响很大。
刻漏的最早记载见于《周礼》。刻漏又称漏刻、漏壶。是古代计时工具。漏是古代中国人的习惯用语,含义就是现在的“钟”。