度量衡的经典著作《汉书·律历志》
秦统一度量衡在历史上虽然影响十分深远，但毕竟享国不久。秦始皇在统一全国后仅12年便去世，二世胡亥在位不到3年秦朝就灭亡了。公元前206年，刘邦称帝后，首要任务是迅速恢复封建秩序，继承和发展秦制，度量衡也基本上是秦制的延续。然而在西汉刘氏家族执政的200多年中，也没有对度量衡作理论上的探讨和总结。在中国度量衡史上起着重要作用的理论文书和标准器物的制作，都产生于一个特殊时期、特殊朝代——新朝。那么这一切是在什么条件下产生的呢？
西汉末年，各种社会矛盾日趋尖锐，终于步入了危机深重的末途。在母后干政、外戚擅权的历史条件下，王莽被其姑母太皇太后王政君看中，急召入宫掌管了朝政。
翻开任何一部历史文献，无一例外地把王莽形容为惯于耍弄阴谋的野心家、两面派。在尚未登基之前，他表现得极其谦恭、忍让，广泛网罗知识分子，千方百计收买人心。一旦时机成熟，登上帝位后，又立即不顾一切地横征暴敛，其府库中仅黄金就达60多万斤。在他当皇帝的短短17年中，推行了一系列复古改制政策，一部《周礼》几乎成了改制的蓝本。王莽一系列倒行逆施的政策和措施，不但给人民带来无数新的灾难，同时也进一步激化了社会矛盾。王莽从篡位到改制，可以说全面失败，唯有度量衡的研究取得了很大的成功，影响极为深远，这值得我们思考。
王莽“代汉立新”正式当上皇帝，虽然是公元9年，但在此之前20多年中，也一直为最后篡位作各方面准备，网罗大批儒学名士就是其中的重要手段之一。王莽大权在握的元始年间(约公元3年)，召开了中国历史上第一次科学家大会。会上讨论了有关天文、历算、钟律、度量衡等一系列问题。由于度量衡部分对历代度量衡制度作了全面系统的整理，又提出了一套完整的理论，后来被《汉书》的作者班固看中，又经过删减，弃其伪劣，最后编入《律历志》上篇。此后《汉书·律历志》成为度量衡的经典著作，对后世产生了深远的影响。
《汉书·律历志》度量衡部分从五个方面进行了阐述:一曰备数；二曰和声；三曰审度；四曰嘉量；五曰权衡。数即一、十、百、千、万。有了数才能推生出律历、制造器物、制定度量衡。和声是指乐律之事，而黄钟律又与度量衡互为参校。审度、嘉量、权衡三篇更进行了详细的阐述，包括以下几个方面的内容:
1.度量衡的单位名称和进位关系，长度单位是:分、寸、尺、丈、引，它们都以十进位；容量单位是:龠、合、升、斗、斛，其中除二龠为一合外，其他均为十进制；权衡单位是:铢、两、斤、钧、石，二十四铢为一两，十六两为一斤，三十斤为一钧，四钧为一石。在此之前，度量衡单位都散落在各种史籍中，《汉书·律历志》在考证了历代经书史籍的基础上，对度量衡单位制进行了系统的整理，给后代留下了可靠的资料。
2.度量衡的三个基本量都以黄钟来复现:九寸正合黄钟律管之长，并以累黍作直观验证。一旦后代度量衡器被销毁或丢失，就可以与黄钟律管、累黍相互佐证。故汉以后的历代，凡追溯古度量衡制者，无一不以黄钟律管和累黍为依据。
3.度量衡三者标准器的形制、材质、制作重点都进行了详细的叙述，成为研究、考证汉代度量衡器的重要依据。
4.有关管理度量衡的行政部门、最高的职能长官都作了明确的规定。
刘歆等提出以黄钟为度量衡标准，绝非凭空设想。早在《尚书·虞书·舜典》中就有记载:每年的二月，虞帝、舜帝都要到东方各地巡视。将日、月、年等历法协同起来，把乐律与度量衡统一起来(“岁二月，东巡守，至于岱宗……协时月正日，同律度量衡”)。《汉书·律历志》开篇第一句话就引《尚书·虞书·舜典》曰:“乃同律度量衡。”作者认为，律历度量衡都做到统一，就能使远近齐一，立信于民。夏、商、周三代都遵循这一法则，故法律制度也都完备起来了(“所以齐远近，立民信也……三代稽古，法度章焉”)。而《汉书·律历志》却首次明确以黄钟为度量衡标准，并以累黍为介质，互为佐证。
古代律管可简称为“律”或“管”。声是无形的，要发声就必须制器，律管就是用来发声的器。有器就必有形，能发出黄钟宫声的律管，它的长度、口径都是固定的，否则音的高低就会发生变化，这种变化人的耳朵一般都能感觉得到。要把有形之器定量化，就需要通过测量把发出固定音高的黄钟律管的长度和口径记录下来，这样就可以确定一个可视的客观标准了。反过来这支有固定量的律管也可以作为度量衡的标准。刘歆等人正是对律与度量衡之间的关系有着深入的理解，才把黄钟律管通过度量衡定量化了。
汉代一尺长为23.1厘米已沿袭了一千多年，黄钟律管之长也绝非刘歆等人能随意改变的，度量衡必须借助与其他物质进行比较，其量值才能复现并传递。用什么物质复现一尺的长度呢？在刘歆之前就有采用人的头发、马尾、粟、大麦、人体等定尺，但其准确度不高、重复性不好、可操作性也不强，有的也无法与汉尺相吻合。究竟用什么物质既能复现一尺之长，同时还能与黄钟律管的长度、容积和度量衡三者中的某一个单位量相合呢？刘歆等人除了查找古书外，还委派许多人四处寻找能达到上述条件的物质进行实验，最后终于找到取代常常食用的谷物——黍。黍子是一种耐干旱的作物，它外表坚硬、不易损坏，不过它的品种很多，大小也有差异。如何能尽量选择每一粒黍正好与一分的长度相吻合更为重要。刘歆下令把各地的黍子都集中起来，又把它们分成大、中、小三等，分别排列，测量它们的长度、容积和重量。最后终于得到了理想的结果，即某个品种中等大小的黍(可惜他没有提到用的是哪一个品种)，一粒相当于一分，90粒黍即合黄钟之长，100粒黍当一尺；1200粒黍又正合黄钟律管之容，与一龠相当；所容的1200粒黍之重量约略相当于12铢。终于巧妙地将律管、黍与度量衡三者联系起来。这就是《汉书·律历志》所说的:“度者……本起黄钟之长。以子谷秬黍中者，一黍之广度之，九十分黄钟之长，一为一分。”“量者……本起于黄钟之龠。……以子谷秬黍中者，千有二百实其龠。”“权者……本起于黄钟之重，一龠容一千二百黍，重十二铢，两之为两。”这简短的几十个字，对度量衡与黄钟、累黍的关系作了清楚的交代。度量衡与黄钟律互为佐证，再以累黍为介质，相互参校，即可以记载于书，形之于物了。有了器物、有了数据，后人也就可以具体操作了。
今天看来，这些数字虽难免有拼凑的成分，但是按照刘歆提出的条件，后人经过多次实验，证明大体还是相当的。在科学不发达的古代，刘歆能提出这样一系列完整的理论，极其不容易，必定经过寻经查典作为理论根据，还要广泛搜求各种实物与律管、度量衡器相互印证。正因为他对乐律学有很深的研究，对黄钟律与黄钟律管的发音又做过无数次的实验，严格地确定律管的长度和管径后，再去寻找各种自然物与尺、律管的长度、容积反复校验，才可能取得如此的成功。
再从另一方面探讨，黄钟、累黍还包含着非常深刻的科学含义，即构成了建立古代度量衡标准的原理:以黄钟律定度量衡标准，与现代人建立自然基准的基本思想极为相似；而选用100粒黍横向排列定一尺，又选用1200粒黍定容量和重量，完全符合今天数理统计的原理。
黄钟、累黍的理论一经提出，立即引起了学术界极大的关注，首先就被班固选入《汉书》成为《律历志》的重要篇章。汉以后历代更是引发了各种讨论:遵循者、赞誉者、怀疑者、批评者无数，却从未能全盘否定，更无人提出新的理论取代它。
历史上最早验证黄钟论点的是荀勖。汉代末年，由于战乱纷扰，各种礼仪器物包括度量衡器大多已消亡，晋武帝时，令律历学家荀勖考证古乐律。荀勖凭着他丰富的乐律知识和聪慧的听力，判定当朝宫廷内的太乐八音不和。究其原因正是东汉至晋的尺度长了四分有余，尺度增长了，律管也随着加长，造成乐律失准。于是考证了各种古器并相互校验，终于制定了一支古尺，用此尺重定律管长度。后来经过证明，荀勖所定的古尺与古律都与秦汉时的尺度和黄钟宫声完全相符。可见，律与尺相互校验是可行的。
其后，李淳风在考证唐朝以前历代尺度时说:用律与度量衡相互校验，再用累黍等各种方法是可行的(“以律度量衡，并因秬黍，散为诸法，其率可通故也”。)他以“莽量尺”作为基准(列为第一等)，与他搜集的汉以后魏、晋直至隋，前后17个朝代，27种尺与第一等尺作比较，分别按尺度的长短列为十五等，后来又被收入《隋书·律历志》，成为后人研究这期间一尺之长的重要历史资料。因此，“十五等尺”在度量衡史上也占有重要的地位。
明朝对度量衡与乐律、累黍的讨论，主要见于朱载堉的《乐律全书》。他为了验证黄钟律管、累黍的关系，甚至跋山涉水寻找合适的竹管，还亲自种植各种黍加以验证。最后还是不得不承认在当时的条件下，找不到另外任何物体可以取而代之。
清朝对前代尺度考订，主要是康熙、乾隆两位皇帝。康熙在考订黄钟律和累黍时，亲自验证，最后提出横累100粒为古尺，竖累100粒为清营造尺。他的这一做法十分巧妙，即把古制寓意在其中，还把清朝长32厘米的营造尺，也用累黍(竖排)的方法排列了出来。
刘歆等在采用累黍定度量衡时，不仅确定以黍为中介物，而且还明确指出要取中等大小的黍横向排列。能作出此具体规定，已远远超过了前人，更给后世提供了复现条件。尽管后代也曾有人提出许多异议，如“岁有丰俭，地有硗(qiao)肥……”等，这些不利的客观条件，确实使它的复现不可能做到十分精确。但是在科学尚不发达的古代，度量衡器本身也只能做到相对准确，以累黍定度量衡产生的相对误差，实际上是不可避免的，也是无可厚非的。直到今天，当研究者们对黄钟律管、累黍与度量衡三者的关系做了各种实验后，证明基本上能够达到复现目的，这也正是其成功之处。刘歆等人提出的有关度量衡的一系列构想，就是在今天，仍不失其耀眼的光辉，在世界度量衡史上也是绝无仅有的。
《汉书·律历志》还对度量衡标准器的规格、型制、特点以及所达到的量值都作了详细的说明，这也是其重要成就之一。
《汉书·律历志》记:“以一黍之广度之，一为一分”。横排100粒黍，正合汉代一尺之长，约23厘米。
《英国度量衡史》记:以45粒大麦，首尾相连排列，定为15英寸。
出土的汉代12支律管(冥器)
《汉书·律历志》记度量衡以“黄钟”为本。即以发出固定音高，长度9寸的黄钟律管定长度标准。此中蕴含着用声波定长度并以黍为介质，导出容量和重量的单位量。