最早的钟是什么样子的?

在古代,人类主要利用天象和流动物质对时间的连续运动。中国人发明制造的日晷、漏壶、水运仪台是世界上最古老的钟表。可连续工作的钟表的出现,改变了昼夜分别计时的传统,使昼夜24小时的计时制度得以实行。这种计时系统的出现成为时间观念史上的一件大事。

欧洲古代机械钟出现在14世纪的欧洲。它由挂在绳子一端的重锤驱动,绳子的另一端绕在一根轴上。随着重锤下降,轴相应转动,然后通过齿轮带动钟表的指针转动。

1510年,德国锁匠彼得·亨兰(Peter Henlan)率先用钢簧代替了重锤,创造了一种带有冠轮擒纵机构的小型机械钟。但这款手表的计时效果并不理想:发条上得太紧,指针就会走得太快;如果发条上得太松,指针就会走得很慢。

针对这一缺点,捷克人雅各布·赫克对其进行了改进。他设计了一个锥形蜗轮,由一个锥形蜗轮和一个卷发棒组成。当弹簧逐渐松弛时,它通过一根绳子带动锥形蜗轮和表中的齿轮。锥形蜗轮的形状正好可以补偿弹簧输出的变化。当弹簧上紧时,力强烈地作用在锥形蜗轮的顶部,此处杠杆作用较弱;当发条慢慢松开时,它的张力减弱,力作用在蜗轮的底部,这里的杠杆作用更强。因此,时钟机器可以均匀地运行。

1657年,荷兰物理学家惠更斯首次将重力引入钟表,制成了世界上第一个精确的摆钟。与以前的时钟不同,摆钟不需要单独的驱动机构来推动对称的横担,而是由地球引力驱动。随着单摆在钟表中的应用,钟表的精度越来越高。到17世纪中叶,钟表的最小误差已经从每天15分钟降低到10分钟。精确时钟的出现统一了各个地区的时间。

17世纪后期,游丝的发明为现代精密机械钟表的出现奠定了基础。机械钟表虽然结构形式很多,但工作原理基本相同。它主要由原动机系统、传动系统、擒纵调速器和指针系统上的拨杆针拉杆组成。到18世纪启蒙运动和工业革命开始,钟表制造业逐渐实现了工业化生产,达到了相当高的水平。钟表充分发挥了“万机之母”的重要作用,成为社会生活快节奏的缔造者。

20世纪,随着电子工业的飞速发展,电池驱动的时钟、交流时钟、机电手表、模拟应时电子钟和数字显示应时时钟相继问世。1929年,在贝尔实验室工作的英国人霍顿和加拿大裔美国人马里森首先研制出了水晶石英钟。这款高品质石英钟在恒温环境下,每日误差仅为0.1毫秒或十亿分之一。石英钟一经问世,就引起了轰动。

1942年,英国著名的格林威治天文台也开始使用石英钟作为计时工具。20世纪70年代,制作石英钟的技术突飞猛进,应用同样原理制作的石英表开始风靡全球。继石英钟之后,更先进的原子钟问世了。它由原子振动控制,是目前世界上最精确的时钟。即使经过1万年,其偏差也不会超过1秒。现在时间观念已经渗透到每个人的生活中,守时已经成为一种美德。