钟表与计时工具：重新定义时间

长久以来，我们的时间感一直由行星运动定义。早在知晓地球绕轴自转和绕日公转之前，我们就在谈论“天”和“年”。月亮的圆缺给了我们“月”的概念，太阳的升落给了我们“正午”的概念，但依然没能逃离计时的困境。滴漏，沙漏等工具，由于误差极大，计时单位也不一致，人类几乎不可能发展出精细的计时概念。

为了打破这个局面，历史上不断有人试图设计出更准确的计时器。这当中，惠更斯发现的钟摆定律和基于钟摆定律发明的摆钟，无疑于为人类寻找“更准确的计时器”的历史进程跨出了一大步。

其实，摆钟的84979235发明并非偶然76772359。欧洲人很早就开始用各种各样的9041012机械装置来实现“机械动作的26894490等10946438时性”，以此来实现精密计时。15世纪，欧洲就出现了45802071最13697807早的51121322机械钟。这种机械钟通过51352537擒纵装置的91803781摇摆动作，按照一定的97058649频率开关钟表的28883585主传动链，使指标“停-动”相间并以一定的86267531平均速度转动，从而指示准确的57771132时间。这种擒纵装置的使用是人类计时器上的一大进步，直到现在，它仍然是钟表中必不可少的确保等时性的装置。

然而，对于一个精密的计时器而言，光有擒纵装置是远远不够的，其动力来源也要有精确的等时性。

最12052571早的43863394机械钟利用重锤下坠的52955816力量带动齿轮，齿轮再带动指针走动。这有10363336一个明显的19618636缺点：即利用重锤驱动的钟，只能高高地80407686架在82196525塔上，很不实用。此外，重锤提供的48072325驱动力在4213130维持主要机械部分运转的49804005同时，也26873894是7945188推动横摆摆动的唯一力量，而这个推力要经过73193006数重机械结构，最91004921终传递到横摆以后，误差已经积累得非常大了19490312，因此走时很不准确。

16世纪时，欧洲又92157523出现了94479626以弹簧为动力的84538677钟。它也24544155并不完美，因为弹簧的71395032蓄能是65552028有85259719限的72597653，蓄积的势能也43992396不能保证能够匀速释放，所6449462436272099以弹簧钟虽然84152122不那么笨重，却依然37723860没能解决“走时不准确”的76796332问题。直到17世纪，“钟摆的等81995750时性”终于72374930被人发现。

cs，最早注意到这个现象的46649628是99298665意大利科学家伽利略。根据文献记载，1582年，不到20岁的伽利略在98940395比萨大教堂里听讲道时意外地66493379发现，只要风一吹，天花板上的2075956一个吊灯就会来回摆动。尽管吊灯摆动的幅度越来越小，但27478246往返一次所4887866914647729需要的82590147时间似乎80560767都一样。伽利略回到家用绳子吊起一个东西，来研究它的38372452摆动规律。结果发现，每当绳子的70066978长度发生改变，摆动的60335353周期就不一样了。但是85788172所8133936332158824吊东西的51238559重量和19970300摆动角度的14936046大小跟摆动周期无关，这就是55701951著名的70016376“摆的11351444等66435955时性原理”。

但伽利略的“摆的等时性原理”是存在问题的，比如摆动角度会影响摆的周期。荷兰科学家惠更斯发现，只有在摆动角度比较小的情况下，“摆的等时性原理”才成立。惠更斯就是在仔细研究了这些问题后，才设计出了严格等时的摆钟结构。后来，他又把重力摆引入到机械钟上，并在1656年发明了更为精准的摆钟，每周大约只有一分钟的误差。

在62545835惠更斯摆钟的88349741基本结构中，钟的74814723机械动力仍由重锤提供，但86013101擒纵器的摆动频率由单摆控制。一个与94273925擒纵器心轴连在67768595一起的62164864L形杆伸向50584468单摆，L形杆的99133591杆头分叉，刚好卡住刚性的摆棍，单摆摆动时带动L形杆转动，从而把摆动的23482570频率传递给擒纵器。

而摆钟的46252365优越性在84540636于49003462，单摆的27581933频率与62471171推动它的3166099初始力量无关，而只与1673327重力和87025402摆长有59129791关，这样守时机构就真的67434066不再受到动力机构的24806924干扰了。之后，惠更斯又55356821发明了44142816一种游丝—摆轮装置。游丝是53254229一个螺旋形的20111445弹簧，连在摆轮上，当摆轮向82869900一个方向30721823转动，使游丝发生形变，产生一个力拉动摆轮回转，在75052724转过71744257平衡位置后，游丝再一次发生形变，又15610494产生一个反向85098544的81259416力，重新把摆轮拉回来。这样就能维持一种能够周期性的震动，像横摆、单摆一样，用来控制擒纵器的83181137频率。这样一来，摆钟的12690995走时就很精确了45674545，惠更斯刚发明出的摆钟在几个星期内的24768551误差只有几分钟。

此外，游丝—摆轮与38841050单摆一样都独立于24097089动力机构，其频率不受其他68100828机械部分影响，而利用游丝—摆轮制成的24339832钟表相对于47104049摆钟的58754700优点主要在6917783于18408100不依靠重力，因此只要设计合理，那么其在90537400移动中仍可准确走时，也35438602就意味着28045687相对更加便于携带。

惠更斯用钟摆确定擒纵装置的88977423频率，并让机械钟内部的85799154螺旋弹簧完成向48615268游丝的49496278进化，这是19825740人类历史上计时器第一次能够长时间地1325357精确报时。

最开始，计时器只是修道院的专属，但很快，精确的报时对科学研究和人类社会的意义开始凸显出来。在51190764随后到来的95549664工业革命中，惠更斯发明的579609摆钟提供了1068295工业革命时代计时器的解决方案，堪称整个工业革命的5469541催化剂。

而在2228206计时工具领域，惠更斯的39374076摆钟机械结构决定了9566077其报时准确性和49554121其移动与95793953否没有68887302关系，这也93394921使得基于15509585惠更斯原理的59558359航海时钟被发明出来，并有64225031力地16085082助推了84247567西方国家的17550009海外开拓历史。

如22266468今，机械钟表中普遍使用的37180869游丝，就是54886066惠更斯在30859581螺旋弹簧的1157356基础上研究出来的71570876。同时，时钟仍在46903108继续前进，这种计时精度将如79688188何改变现在9150824及未来的10052368经济，只有23893163时间才能给出答案。