青雅鐘錶：淺談機械鐘錶發展史上的那些事兒

時間對於人類的重要性不言而喻，古人很早就開始研究計時工具，古巴比倫王國發明瞭土圭，原理是根據太陽投影長短和方位的變化來判斷時間。我國古代也有類似的發明：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。這些發明雖然能讓人們對時間有個大概的瞭解，但不夠精準，如果想要知道精確的時分，是無法做到的。

日晷

鐘錶的出現解決了這一難題，它絕對是計量、指示時間的精密儀器。透過鐘錶，人們可以既方便又精準地計算時間。那麼，最早的機械鐘是什麼樣子呢？

我國是世界上發明機械鐘最早的國家，由東漢張衡發明的水運渾象儀，由齒輪將渾象和計時漏壺聯結起來製作而成。漏壺漏水推動渾象勻速旋轉，轉一週就是一天。江山代有才人出，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，號稱是機械鐘錶的“心臟”。

水運渾象儀

歐洲古老的機械鐘，出現在14世紀，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，再透過齒輪帶動鐘的指標旋轉。

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錶，然而這種表的計時效果並不理想：發條若是上得太緊，指標就會走得過快；發條若是上得過鬆，指標就會執行的慢。

但這一缺點很快就得到了改進，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，力作用於錐形渦輪的頂端；發條放鬆，拉力減弱，力作用於渦輪底部，渦輪的形狀恰好能補償發條作用的變化，這樣一來，鐘錶機械就可以保持勻速地運轉，不會出現“發條不同的鬆緊導致時針走速不同”的現象。

大約在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裡去，製作出了世界上第一臺精確的擺鐘，這是機械時鐘史上的一大事件。

相比之前需要透過驅動機構來推動運作的鐘表，擺鐘顯然要省事得多，利用地球的重力來推動。再到後來，單擺被應用於時鐘，時鐘的精度也因此越來越精確。到了17世紀中期，鐘錶的誤差每天只有10分鐘左右了。

近代西方的機械鐘錶是在明末時期傳入中國的，1601年，義大利傳教士利瑪竇獻給明代萬曆皇帝兩座自鳴鐘。正是這兩座鐘對我國的機械鐘製造產生了深遠的影響，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，並且將一天分為一百刻，將每段又分為一百分。

1660年，英國人胡克發明了遊絲，用來控制擺輪在等時的往復運動，這個鐘錶裡彈性元件的出現讓鐘錶向著更加精密的方向發展。

鐘錶遊絲

機械鐘雖有很多結構，但工作原理大同小異。它的組成原件為原動系、傳動系、擒縱調速器以及指標繫上的條撥針繫條等。在18-19世紀時，鐘錶製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，電池驅動鍾、電機械錶、數字式的石英電子鐘等等產品逐一問世。

機械時鐘發展史還曾出現不少有意思的花絮，航海鍾便是其中之一。航海鍾，顧名思義，就是用於遠洋航海的精密時鐘。航海鍾，發明於17世紀的後半期，當時輪船在出海航行時沒有技術手段來測量經度，都是利用航海鍾記錄本初子午線的時間，再和船隻所在位置的正午時間進行對照，透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。約翰·哈里森，這位自學成才的時鐘製作大師歷經萬難最終領取了這一獎勵。

英國鐘錶匠約翰·哈里森

這是一段漫長的戰役，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之後，便開始著手製作。歷經5年的時間，哈里森才製作出第一臺航海鍾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，但是精益求精的他並沒有滿足於此，又在這一基礎上進行後續的改進，先後創造出H2、H3，但是這一個個龐然大物並不方便攜帶，哈里森也是頭大。一次偶然，他發現了小型高頻振子並加以運用，雖然已是60歲的高齡，哈里森仍不介意重新來過，設計理論大改之後製作出來的H4只是比懷錶大了一點點，然而，這已是6年之後。