【物理科普】关于近现代计时器发展的介绍（中）

我们上次向大家介绍了中国古代计时器的发展，除了圭表、日晷、刻漏和火钟（点燃附有标尺或有标记的香烛）外，我国同时也是世界上较早成功制造机械计时器的国家之一。

关于机械表的理论原理，是17世纪西方的物理学家完成的。最有名的代表就是伽利略和惠更斯。(我们都知道伽利略利用脉搏为时间标准研究过教堂里头的吊灯，得出了摆线和单摆的等时性，为机械中的制作和发展奠定了坚实的理论基础。)

伽利略

惠更斯

早在14世纪，欧洲英、法等国的高大建筑物上出现了报时钟，钟的动力来源于用绳索悬挂重锤，利用地心引力产生的重力作用。到了15世纪末、16世纪初便出现了铁制发条，使钟有了新的动力来源，也为钟的小型化创造了条件。1583年，伽利略建立了著名的等时性理论，也就是钟摆的理论基础，惠更斯则将伽利略的理论应用于钟摆的设计，在他的指导下年轻钟匠制造成功了第一个摆钟。1675年，他又用游丝取代了原始的钟摆，这样就形成了以发条为动力、以游丝为调速机构的小型钟，同时也为制造便于携带的袋表提供了条件。（传说伽利略晚年曾设计钟，但显然他似乎未曾完成。）

惠更斯的设计

钟表传入中国是在明朝末期清朝初期的时候，由耶稣会士等人带入。然而，在耶稣会士进入中国大陆之前，居住澳门的外国商人和传教士已将中世纪欧洲钟携至澳门。耶稣会士来华访问的时候，不仅携带钟，而且有钟表修理匠随行。（表扬一下他们问题想得挺周到的~~）《利玛窦中国札记》多处描写了利玛窦一行在肇庆、韶州、南昌和南京如何以钟表、三棱镜等奇巧之物赠送地方官吏、朝廷使臣，而换取居留当地或进京的许可。（原来是有目的的……）

《利玛窦中国札记》

明朝末期的王徽对欧洲传入的机械钟进行了研究学习制造并且做出改进，王徵结合中国机械钟报时传统将报时装置改为敲钟、击鼓和司辰木偶。当然，这一改就使王徵的设计比欧洲自鸣钟复杂得多。王徵还根据这种自鸣钟原理设计了钟机传动的“自行车”、“自行磨”。虽然它们并无实用价值，但表明王徵学会制造欧洲自鸣钟。

利玛窦在中国制造的自鸣钟

值得指出的是，从欧洲机械钟传入之初，为适应中国人的计时制度，欧洲钟不得不在计时方法上作修改：表盘显示数字由欧洲一日转两圈的24小时制改为中国的一日转一圈的十二时辰制，显时盘上的罗马数字也改成汉字。

惠更斯式的钟摆在十七世纪中期的时候传入中国，但由于历史记载资料的匮乏，暂无法给读者详细介绍。今存故宫博物院等地的哪些钟属于这一类。或许，存世者极少。或许，清初刘献廷的《广阳杂记》所记民间制钟者张硕忱、吉坦然制的钟，属于这一类。

《广阳杂记》

欧洲机械钟传入中国后，民间有人相继学制机械钟。除了民间以外，清廷也设置了钟表作坊，大量制作机械钟表，康熙时另设作坊，有厂房150余间，颇具规模培养了不少钟表匠。有的是中西结合的特殊的钟，表盘以十二时初正记时，短针指时，长针指刻。表盘又以罗马数字示时辰初正。与宫内做钟几乎同时，在广州、苏州、南京、宁波、福州等地也先后有了家庭作坊式的钟表制造或修理业。制造钟表最重要的发条、游丝多自澳门、广州、宁波等地外商中购进。

清朝的皇帝对钟表的兴趣有增无减

钟表的演变，大致可以分为三个演变阶段：一、从大型钟向小型钟演变。二、从小型钟向袋表过渡。三、从袋表向腕表发展。每一阶段的发展都是和当时的技术发明分不开的。

18世纪期间欧洲人发明了各种各样的擒纵机构，为袋表的进一步产生与发展奠定了基础。英国人George Graham在1726年完善了工字轮擒纵机构，它和之前发明的垂直放置的机轴擒纵机构不同，所以使得袋表机芯相对变薄。1757年左右英国人 Thomas Mudge发明了叉式擒纵机构，进一步提高了袋表计时的精确度。这期间一直到19世纪产生了一大批钟表生产厂家，为袋表的发展做出了贡献。19世纪后半叶,在一些女性的手镯上装上了小袋表,作为装饰品。那时人们只是把它看成是一件首饰，还没有完全认识到它的实用价值。直到人类历史进入20世纪，随着钟表制作工艺水平的提高以及科技和文明的巨大变革，才使得腕表地位的确立有了可能。20世纪初，护士为了掌握时间就把小袋表挂在胸前，人们已经很注重它的实用性，要求方便、准确、耐用。尤其是第一次世界大战的爆发，袋表已经不能适应作战军人的需要，腕表的生产成为大势所趋。

老袋表

1926年，劳力士表厂制成了完全防水的手表表壳，获得专利并命名为oyster，第二年，一位勇敢的英国女性Mercedes Gleitze佩戴着这种表完成了个人游泳横渡英伦海峡的壮举。这一事件也成为钟表历史上的重要转折点。从那以后，许多新的设计和技术也被应用在腕表上，成为真正意义上的戴在手腕上的计时工具。紧接着的二战使腕表的生产量大幅度增加，价格也随之下降，使普通大众也可以拥有它。至此，腕表的年代到来了！