時間之于人類的重要性不言而喻，這么一來，如何計時自然也是值得探索的。古人很早就開始研究計時工具，古巴比倫王國發明了土圭，原理我們都清楚，是根據太陽投影長短和方位的變化來判斷時間。我國古代人民也有類似的發明：日晷、漏壺、沙漏等等，漏壺、沙漏是利用水流和沙流的流量計時。上述這些雖然能讓人對時間有個大概了解，但還是有缺點的：不夠精準！如果想知道現在到底是幾點幾分，是沒辦法做到的。

    日晷

鐘表的出現解決了這一難題，鐘表包括鐘和表兩類，這是計量、指示時間的精密儀器。多虧了它們，人們可以既方便又精準地計算時間。最早的機械鐘表是什么樣子呢？

最早出現的機械鐘是東漢張衡發明的——漏水轉渾天儀，齒輪將渾象和計時漏壺聯結起來制作而成。漏壺漏水推動渾象勻速旋轉，轉一周就是一天。江山代有才人出，等到北宋時期，宰相蘇頌和韓公廉等人創制的水運儀象臺又多了一個小裝置——擒縱器，號稱是機械鐘表的“心臟”。

    漏水轉渾天儀

歐洲古老的機械鐘，出現在14世紀的歐洲，它是由掛在繩子一端的重錘所驅動，繩子的另一端繞在一個軸上，隨著重錘的下降，軸相應地轉動，再通過齒輪帶動鐘的指針旋轉。

1510年，德國鎖匠彼得·亨萊思首創用鋼發條代替重錘，創造了用冕狀輪擒縱機構的小型機械鐘表，然而這種表的計時效果并不理想：發條若是上得太緊，指針就會走得過快；發條若是上得過松，指針就會運行得慢。

好在人類是有智慧的，這一缺點很快得到了改進，捷克人雅各布·赫克設計出了一個錐形渦輪，再加上一卷發條組成表的驅動機構，發條卷緊，力作用于錐形渦輪的頂端；發條放松，拉力減弱，力作用于渦輪底部，渦輪的形狀恰好能補償發條作用的變化，這樣一來，鐘表機械就可以保持勻速地運轉。不會出現“發條不同的松緊導致時針走速不同”的現象。

約在1582年，伽利略發明了重力擺，1657年，惠更斯將重力擺引入到機械鐘中去，制作出了世界上第一臺精確的擺鐘，這是機械時鐘史上一大事件。

相較于以前的需要驅動機構來推動對稱橫壁的鐘表，擺鐘顯然要省事得多，利用地球的重力來推動。再到后來，單擺被應用于時鐘，時鐘也精度也因之越來越高。到了17世紀中葉，鐘表的誤差每天只有10分鐘。

近代西方的機械鐘表是在明末時期傳入中國的，1601年，意大利傳教士利瑪竇獻給明代萬歷皇帝兩把自鳴鐘。正是這兩把鐘對我國的機械鐘制造產生了影響，據說，當時利瑪竇還對其進行了改造，為了使其適應中國的計時習慣，將24小時改成了12時辰，將阿拉伯數字改成了中國數字，并且將一天分為一百刻，將每段又分為一百分。

    利瑪竇

1660年，英國人胡克發明了游絲，用來控制擺輪在等時的往復運動，這個鐘表里彈性元件的出現讓鐘表向著更加精密的方向發展。

    游絲

雖然機械鐘有很多結構，但工作原理大同小異。它的組成原件為原動系、傳動系、擒縱調速器以及指針系上的條撥針系條等。在18-19世紀時，鐘表制造業已經逐漸實現了工業化生產，20世紀，電子工業的迅速發展，催生了機械時鐘的發展，電池驅動鐘、電機械表、數字式的石英電子鐘等等產品逐一問世。1969年，出現了石英表，石英表計時相當精準，誤差在每日0.0001秒或者更少。

機械時鐘發展史還曾出現不少有意思的花絮，航海鐘便是其中之一。航海鐘，顧名思義，是用于遠洋航海的精密鐘。航海鐘，發明于17世紀的后半葉，當時船航行時沒有技術手段來測量經度，利用的是航海鐘記錄本初子午線的時間，再和船只所在位置的正午時間對照，通過差值換算所在位置的經度。

歐洲各國為了爭奪海上霸權，紛紛投入資金尋找測量經度的方法，英國自然是最活躍的一位，出臺了法案，宣稱只要有人能找到海上測量經度的方法，就能拿到2萬英鎊。重金之下必有勇夫，約翰·哈里森，這位自學成才的時鐘制作師歷經糾結領取了這一獎項。

這是一段拉的很長的戰役，哈里森在草圖得到天文臺臺長哈雷，就是發現哈雷彗星那位的認可后，便開始著手制作。歷經5年的時間，哈里森才制作出第一臺航海鐘，我們姑且稱之為H1，重達34公斤。哈里森進行了測試，發現它比當時所有的測量方法都要準確得多，但是精益求精的他并沒有滿足于此，又在這一基礎上進行后續的改進，H2、H3，但是這一個個龐然大物并不方便攜帶，哈里森也是頭大。一次偶然，他發現并將小型高頻振子加以運用，雖然已是60歲的高齡，哈里森扔不介意重新來過，設計理論大改后制作出來的H4只是比懷表大了一點點，然而，這已是6年后。

設立獎項的委員會讓哈里森的兒子帶著H4進行測試，遠征牙買加，81天的海上航行發現，H4就只慢了5秒鐘，誤差遠遠小于委員會制定的最大限度。

“經度之戰”中，英國獲得了先機，為海上爭霸打下了基礎，奠定了世界霸主的地位，由此可見，獲取精準時間意義重大。如今，航海定位再也不是遙不可及的夢想了，鐘表也進入了微電子技術與精密機械相結合的石英化新時期，獲取準確的時間、位置都是簡單的事情。不得不承認，科技的發展給我們帶來了極大的便利。

 

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機械時鐘，就是這么有歷史

圖文簡介

時間之于人類的重要性不言而喻，這么一來，如何計時自然也是值得探索的。