毋庸置疑,钟表最开始是为了计时而发明的,在漫长的历史长河中古人在钟表发明之前就有以下几种方法计时:
圭表
它是古人最初使用的一种计时器,是一种依靠计算日影长度来计时的工具 。
日晷
在圭表的基础上,人们又发明了“日晷”,也是以光的投影来判断时刻 。
漏刻
圭表和日晷都是利用太阳来计时的方法 。但碰到阴雨天怎么办呢?古人便又发明了“漏刻”的方法,利用水流的均衡性原理,在壶里盛水,通过观察壶上刻有时间的标尺(叫刻箭)位置来判断时间 。
【钟表是如何发明出来的】
到北宋年间 , 苏颂在张衡发明的水运浑天仪的基础上改造完成的水运仪象台,这是一种相对精确的运用机械动力原理的计时器 。水运仪象台拥有了钟表的心脏——纵擒机构,但可惜的是 , 苏颂没有趁势而上错失了钟表发展的大好时机 。
16世纪传教士利玛窦向当时的万历皇帝进贡了中国的第一座机械钟,随后机械钟表慢慢地在上层阶级中普及开来 。时钟计时的功能慢慢弱化,拥有机械钟成为了一种身份的象征 。
十八十九世纪,欧洲钟表经历了发展的黄金时期,这期间成就了一批又一批经久不衰享誉全球的钟表品牌 。直到现在业内都有“瑞士表,德国钟”的说法 。
时至今日,时钟绝不仅仅是计时的功用了 。它可能是我们家居装饰的一部分,凸显了主人的品味格调;也可能是一些有识之士的藏品,做到与时俱进财富升值;更可能是一个家族的精神宝藏,岁月恒久远世代传承 。
(前四图来自网络,后四图来自青雅钟表 中国领先进口机械时钟零售集团)
在机械钟的发展史上,让人最扼腕叹息的应该是中国 。早在北宋时期,苏颂发明的水运仪象台中就用到了机械钟的核心——擒纵机构 。然而,当时并没有引起朝廷的重视,其发明者苏颂也没有传下详细资料,这使得我国白白丧失了一次机械钟发展的机会 。
欧洲的机械钟诞生于13世纪 , 比我国的水运仪象台晚了整整三个世纪,依据的是“单摆的等时性(单摆摆动的摆角小于5度时,摆长固定,则其摆动周期一定)”原理 。最早传入我国是在明朝万历年间,献给万历皇帝后,他极为欣赏,几乎日日观赏,夜夜抚摸 。于是 , 马上发布召令,成立专门制作机械钟的宫廷造办作坊 , 专供他和皇亲国戚及心腹大臣使用 。
20世纪,人们发现了电磁振荡现象,并以此为基础发明了电子表!
第一代电子表利用磁场推动机械钟走时,电池给振荡器提供能量使其发生并维持振荡,振荡器磁场的周期性变化作用于摆轮上的永久磁铁,推动摆轮来回摆动,带动指针转动,以此指示时间 。每天的误差约为15s;
第二代电子表增加了音叉进行稳频,使整个振荡系统的振荡频率取决于音叉的振荡频率,将误差降为了每天在5s以内;
第三代电子表使用石英晶体进行稳频,产生非常稳定的32768Hz频率信号,通过集成电路变换成每秒振荡一次的信号,进一步提高了计时精度;
第四代电子表,机械结构已经减少到最小程度,用集成电路代替齿轮,代替指针的是发光二极管或者其它显示元件,每天的误差不到0.1s!
第四代电子表结构
首先英国科技史学家李约瑟曾经说过,在西方出现机械钟表的六个世纪前,中国人已经发明了相关机构 。这个机构其实是钟表的心脏——擒纵机构 。
不过真正成型的钟表还是从西方开始的 。先有钟后有表,最初的钟表其实连指针和钟盘都没有,这要上述到十四世纪,主要出现在修道院的建筑上 。通过机械的报时声来规范宗教的时间 。所以宗教的应用才是钟表的缘起 。
最早从事钟表制造的也都是宗教教徒,他们也是各类金属加工的手艺人 。文艺复习时期,人类的探索精神也随之高涨,所以我们发现很多当时的艺术家、科学家等都直接或者间接的参与到钟表的发明创造中,比如达芬奇、伽利略、惠更斯等等 。达芬奇设计了均力圆锥轮机构 , 伽利略发现了时间等时性原理,惠更斯发明了钟摆以及游丝摆轮 。