計(jì)時(shí)器演變史

人類社會(huì)，除了各種風(fēng)俗習(xí)慣把群體組織起來以外，時(shí)間也是很好的組織規(guī)范。用人類社會(huì)的計(jì)時(shí)方式，一天可以分為24小時(shí)，而這一小時(shí)可以通過鐘表等計(jì)時(shí)器體現(xiàn)出來。計(jì)時(shí)器，是利用特定的原理來測量時(shí)間的裝置。

計(jì)時(shí)器的種類包括電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電火花計(jì)時(shí)器、堅(jiān)持計(jì)時(shí)器、停車計(jì)時(shí)器、反應(yīng)計(jì)時(shí)器、放大計(jì)時(shí)器以及windows計(jì)時(shí)器等等。電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器最為常見。電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器，其工作電壓是4-6V，電源的頻率是50Hz，它每隔0.02s打一次點(diǎn)。電火花計(jì)時(shí)器是利用火花放電在紙帶上打出小孔而顯示出點(diǎn)跡的計(jì)時(shí)儀器，使用220V交流電壓，當(dāng)頻率為50Hz時(shí)，它每隔0.02s打一次點(diǎn)，電火花計(jì)時(shí)器工作時(shí)，指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)所受到的阻力比較小，試驗(yàn)誤差比電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的要小。

有關(guān)鐘表的發(fā)展歷史，大致可以分為三個(gè)演變階段，那就是：一、從大型鐘向小型鐘演變。二、從小型鐘向袋表過渡。三、從袋表向腕表發(fā)展。每一階段的發(fā)展都是和當(dāng)時(shí)的技術(shù)發(fā)明分不開的。

公元1088年，當(dāng)時(shí)我國宋朝的科學(xué)家蘇頌和韓工廉等人制造了水運(yùn)儀象臺(tái)，它是把渾儀、渾象和機(jī)械計(jì)時(shí)器組合起來的裝置。它以水力作為動(dòng)力來源，具有科學(xué)的擒縱機(jī)構(gòu)，高約12米，七米見方，分三層：上層放渾儀，進(jìn)行天文觀測；中層放渾象，可以模擬天體作同步演示；下層是該儀器的心臟，計(jì)時(shí)、報(bào)時(shí)、動(dòng)力源的形成與輸出都在這一層中。雖然幾十年后毀于戰(zhàn)亂，但它在世界鐘表史上具有極其重要的意義。由此，我國著名的鐘表大師、古鐘表收藏家矯大羽先生提出了“中國人開創(chuàng)鐘表史”的觀點(diǎn)。

14世紀(jì)在歐洲的英、法等國的高大建筑物上出現(xiàn)了報(bào)時(shí)鐘，鐘的動(dòng)力來源于用繩索懸掛重錘，利用地心引力產(chǎn)生的重力作用。15世紀(jì)末、16世紀(jì)初出現(xiàn)了鐵制發(fā)條，使鐘有了新的動(dòng)力來源，也為鐘的小型化創(chuàng)造了條件。1583年，意大利人伽利略建立了著名的等時(shí)性理論，也就是鐘擺的理論基礎(chǔ)。1656年，荷蘭的科學(xué)家惠更斯應(yīng)用伽利略的理論設(shè)計(jì)了鐘擺，第二年，在他的指導(dǎo)下年輕鐘匠S.Coster制造成功了第一個(gè)擺鐘。1675年，他又用游絲取代了原始的鐘擺，這樣就形成了以發(fā)條為動(dòng)力、以游絲為調(diào)速機(jī)構(gòu)的小型鐘，同時(shí)也為制造便于攜帶的袋表提供了條件。

18世紀(jì)期間發(fā)明了各種各樣的擒縱機(jī)構(gòu)，為袋表的進(jìn)一步產(chǎn)生與發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。英國人George Graham在1726年完善了工字輪擒縱機(jī)構(gòu)，它和之前發(fā)明的垂直放置的機(jī)軸擒縱機(jī)構(gòu)不同，所以使得袋表機(jī)芯相對變薄。另外，1757年左右英國人Thomas Mudge發(fā)明了叉式擒縱機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步提高了袋表計(jì)時(shí)的精確度。這期間一直到19世紀(jì)產(chǎn)生了一大批鐘表生產(chǎn)廠家，為袋表的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。19世紀(jì)后半葉，在一些女性的手鐲上裝上了小袋表，作為裝飾品。那時(shí)人們只是把它看成是一件首飾，還沒有完全認(rèn)識到它的實(shí)用價(jià)值。直到人類歷史進(jìn)入20世紀(jì)，隨著鐘表制作工藝水平的提高以及科技和文明的巨大變革，才使得腕表地位的確立有了可能。

20世紀(jì)初，護(hù)士為了掌握時(shí)間就把小袋表掛在胸前，人們已經(jīng)很注重它的實(shí)用性，要求方便、準(zhǔn)確、耐用。尤其是第一次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)，袋表已經(jīng)不能適應(yīng)作戰(zhàn)軍人的需要，腕表的生產(chǎn)成為大勢所趨。1926年，勞力士表廠制成了完全防水的手表表殼，獲得專利并命名為oyster，第二年，一位勇敢的英國女性Mercedes Gleitze佩帶著這種表完成了個(gè)人游泳橫渡英倫海峽的壯舉。這一事件也成為鐘表歷史上的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。從那以后，許多新的設(shè)計(jì)和技術(shù)也被應(yīng)用在腕表上，成為真正意義上的帶在手腕上的計(jì)時(shí)工具。緊接著的二戰(zhàn)使腕表的生產(chǎn)量大幅度增加，價(jià)格也隨之下降，使普通大眾也可以擁有它。腕表的年代到來了！

從我國水運(yùn)儀像臺(tái)的發(fā)明到現(xiàn)在各國都在研制的原子鐘這幾百年的鐘表演變過程中，我們可以看到，各個(gè)不同時(shí)期的科學(xué)家和鐘表工匠用他們的聰明的智慧和不斷的實(shí)踐融合成了一座時(shí)間的隧道，同時(shí)也為我們勾勒了一條鐘表文化和科技發(fā)展的軌跡。

關(guān)于中國的鐘表史，得從三干多年前說起，我國祖先最早發(fā)明了用土和石片刻制成的“土圭”與“日規(guī)”兩種計(jì)時(shí)器，成為世界上最早發(fā)明計(jì)時(shí)器的國家之一。到了銅器時(shí)代，計(jì)時(shí)器又有了新的發(fā)展，用青銅制的“漏壺”取代了“土圭”與“日規(guī)”。東漢元初四年張衡發(fā)明了世界第一架“水運(yùn)渾象”，此后唐高僧一行等人又在此基礎(chǔ)上借鑒改進(jìn)發(fā)明了“水運(yùn)渾天儀”、“水運(yùn)儀象臺(tái)”。至元明之時(shí)，計(jì)時(shí)器擺脫了天文儀器的結(jié)構(gòu)形式，得到了突破性的新發(fā)展。元初郭守敬、明初詹希元?jiǎng)?chuàng)制了“大明燈漏”與“五輪沙漏”，采用機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)，并增添盤、針來指示時(shí)間，其機(jī)械的先進(jìn)性便明顯地顯示出來，時(shí)間性電益見準(zhǔn)確。

十九世紀(jì)末期，我國造鐘工藝達(dá)到了一個(gè)嶄新的水平。1875年由上?！懊览A”作坊制造的南京鐘，屏風(fēng)式樣，鐘面鍍金，鐫刻花紋，以造型古樸典雅、民族風(fēng)格鮮明和報(bào)時(shí)清脆、走時(shí)準(zhǔn)確而聞名于海內(nèi)外，曾于1903年在巴拿馬國際博覽會(huì)上獲特別獎(jiǎng)。我國手表是1955年由天津、上海先后試制出來的?，F(xiàn)較為出名的有東風(fēng)、上海、寶石花、海鷗等牌號。

原子鐘是根據(jù)原子物理學(xué)的基本原理，原子是按照不同電子排列順序的能量差，也就是圍繞在原子核周圍不同電子層的能量差，來吸收或釋放電磁能量的。這里電磁能量是不連續(xù)的。當(dāng)原子從一個(gè)“能量態(tài)”躍遷至低的“能量態(tài)”時(shí)，它便會(huì)釋放電磁波。這種電磁波特征頻率是不連續(xù)的，這也就是人們所說的共振頻率。同一種原子的共振頻率是一定的-例如銫133的共振頻率為每秒9192631770周。因此銫原子便用作一種節(jié)拍器來保持高度精確的時(shí)間。