功用
字源
英語中的「Clock」源自拉丁語「clocca」(敲鐘的意思),這個字在13世紀在歐洲出現。在漢語上,「鍾」與「鐘」是兩種不同的事物,「鍾」原本是指一種酒器,「鐘」是一種樂器。中國大陸、新加坡和馬來西亞的簡化字表中,「鍾」與「鐘」合並成「钟」,另外「鍾」字在有歧義時方能使用,以作區別。「鐘」古作樂器,至少唐代具時計作用,古分夜五更,每更敲鐘,故鐘生時計之意,屬於衍生字義。日本使用時計作鐘的漢字載體。於漢字文化圈中時計皆具有鐘的意義。
歷史
原始人憑天空顏色的變化、太陽的光度來判斷時間。古埃及發現影子長度會隨時間改變,發明日晷在早上計時,他們亦發現水的流動需要的時間是固定的,因此發明了水鐘。古代中國人亦有以水來計時的工具——銅壺滴漏,他們亦會用燒香計時。將香橫放,上面放上連有鋼珠的繩子,有報時功能。中國古代燒香的鬧鐘。除了用水流來計時外,中國古代民間亦有利用燃點線香來計量時間。龍舟報時更香就是利用燒香來計時的儀器,它更設有定時響鬧的作用。龍舟 上掛了數條兩端繫著金屬球的幼線,線下放了燃著的香。每隔一段時間,香便會燒斷一條線子,當金屬球跌進下面的盛器時,便會發出報時響鬧。這種燒香時計最早 見於宋代(公元12世紀中葉)的文獻中。用更香來計算時間的精度不高,但由於它簡單易行,極之適合民間使用,所以曾經十分流行。據文獻記載有些更香可燃燒一畫夜,有些甚至可以燃燒至一個月。此更香是根據文獻及示圖復原,沒有原物傳世。
1088年,宋朝的科學家蘇頌和韓工廉等人製造了史上首座以水力作自動化機械操作的水運儀象台, 它是把渾儀、渾象和機械計時器組合起來的裝置。它以水力作為動力來源,具有科學的擒縱機構,高約12米,七米見方,分三層:上層放渾儀,進行天文觀測;中 層放渾象,可以模擬天體作同步演示;下層是該儀器的心臟,計時、報時、動力源的形成與輸出都在這一層中。
1276年,中國元代的郭守敬製成大明燈漏。它是利用水力驅動,通過齒輪系及相當複雜的凸輪結構,帶動木偶進行「一刻鳴鐘、二刻鼓、三鉦、四鐃」的自動報時。自宋起,十二時辰分初正即廿四小時系統,一刻即今天的十五分鐘,其準確度較德國之桌鐘早三百多年。
1283年在英格蘭的修道院出現史上首座以砝碼帶動的機械鐘。
13世紀意大利北部的僧侶開始建立鐘塔(或稱鐘樓),其目的是提醒人禱告的時間。
1360年詹希元創制「五輪沙漏」,以齒輪、時刻盤合成
16世紀中在德國開始有桌上的鐘。那些鐘只有一支針,鐘面分成四部分,使時間準確至最近的十五分鐘。
1657年,惠更斯發現擺的頻率可以計算時間,造出了第一個擺鐘。1670年英國人威廉·克萊門特(William Clement)發明錨形擒縱器。
1797年,美國人伊萊·特里(Eli Terry)獲得一個鐘的專利權。他被視為美國鐘錶業的始祖。
類型
手錶亦可以算是鐘的一種,但一般的鐘都是指較大型,不是常常可以隨身攜帶的。按計時原理:
按外觀:
按功用:
發展
鐘錶技術是計時技術的一個重要發展階段,是現代機械技術和計算機技術的技術源頭之一。鐘錶,也是由中國人在900多年前的北宋時期發明的。香港鐘錶歷史學家矯大羽提出「中國人開創了鐘表史」觀點。矯大羽說,中國古代有日晷、水鐘、火鐘、銅壺滴漏等,這隻能算是古人的計時器。沒有嘀嗒嘀嗒的鐘錶聲,都不能稱作鐘錶。到了1090年,北宋宰相蘇頌主持建造了一台水運儀象台,每天僅有一秒的誤差。而且,它有擒縱器,正是擒縱器工作時能發出嘀嗒嘀嗒的聲音。這就是鐘錶與計時器的區別。國際鐘錶界都把擒縱器視為鐘錶的心臟。在瑞士,他(矯大羽?)找到了一本世界鐘錶界的權威書刊上寫到:「現代機械鐘錶中使用的擒縱器源自中國古代蘇頌的發明。」之後,他又在英國著名科技史家李約瑟的一本書中,找到了他的一段話:「蘇頌把鐘錶機械和天文觀察儀器結合以來,在原理上已經完全成功,他比羅伯特.胡克先 行了六個世紀,比方和斐與胡克同被西方認為是天文鐘表的發明人先行七個半世紀。」由於矯大羽知道擒縱器在鐘錶發明中所佔的決定性作用,他在實地考察和 查找了大量有關水運儀象台的資料後,翻閱了蘇頌所著的《新儀象法要》一書,並找到了西方權威人士的話作為旁證,大膽斷言是中國人開創了人類鐘錶史,並影響 了後來西方鐘錶的進展。
有關鐘錶的發展歷史,大致可以分為三個演變階段,那就是: 一、從大型鐘向小型鐘演變。 二、從小型鐘向袋錶過渡。 三、從袋錶向腕錶發展。每一階段的發展都是和當時的技術發明分不開的。
1088年,宋朝的科學家蘇頌和韓工廉等人製造了水運儀象台, 它是把渾儀、渾象和機械計時器組合起來的裝置。它以水力作為動力來源,具有科學的擒縱機構,高約12米,七米見方,分三層:上層放渾儀,進行天文觀測;中 層放渾象,可以模擬天體作同步演示;下層是該儀器的心臟,計時、報時、動力源的形成與輸出都在這一層中。雖然幾十年後毀於戰亂,但它在世界鐘錶史上具有極 其重要的意義。由此,中國著名的鐘錶大師、古鐘錶收藏家矯大羽先生提出了「中國人開創鐘錶史」的觀點。
14世紀在歐洲的英、法等國的高大建築物上出現了報時鐘,鐘的動力來源於用繩索懸掛重鎚,利用地心引力產生的重力作用。15世紀末、16世紀初出現了鐵制發條,使鐘有了新的動力來源,也為鐘的小型化創造了條件。1583年,意大利人伽利略建立了著名的等時性理論,也就是鐘擺的理論基礎。1656 年,荷蘭的科學家惠更斯應用伽利略的理論設計了鐘擺,第二年,在他的指導下年輕鐘匠S.Coster製造成功了第一個擺鐘。1675年,他又用遊絲取代了原始的鐘擺,這樣就形成了以發條為動力、以遊絲為調速機構的小型鐘,同時也為製造便於攜帶的袋錶提供了條件。
18世紀期間發明了各種各樣的擒縱機構,為袋錶的進一步產生與發展奠定了基礎。英國人George Graham在1726年完善了工字輪擒縱機構,它和之前發明的垂直放置的機軸擒縱機構不同,所以使得袋錶機芯相對變薄。另外,1757年左右英國人 Thomas Mudge發明了叉式擒縱機構,進一步提高了袋錶計時的精確度。這期間一直到19世紀產生了一大批鐘錶生產廠家,為袋錶的發展做出了貢獻。19世紀後半 葉,在一些女性的手鐲上裝上了小袋錶,作為裝飾品。那時人們只是把它看成是一件首飾,還沒有完全認識到它的實用價值。直到人類歷史進入20世紀,隨着鐘錶 製作工藝水平的提高以及科技和文明的巨大變革,才使得腕錶地位的確立有了可能。
20世紀初,護士為了掌握時間就把小袋錶掛在胸前,人們已經很注重它的實用性,要求方便、準確、耐用。尤其是第一次世界大戰的爆發,袋錶已經不能適應作戰軍人的需要,腕錶的生產成為大勢所趨。1926年,勞力士錶廠製成了完全防水的手錶錶殼,獲得專利並命名為oyster,第二年,一位勇敢的英國女士Mercedes Gleitze佩帶着這種表完成了個人游泳橫渡英倫海峽的壯舉。這一事件也成為鐘錶歷史上的重要轉折點。從那以後,許多新的設計和技術也被應用在腕錶上,成為真正意義上的帶在手腕上的計時工具。緊接着的二戰使腕錶的生產量大幅度增加,價格也隨之下降,使普通大眾也可以擁有它。腕錶的年代到來了!
從中國水運儀像台的發明到現在各國都在研製的原子鐘這幾百年的鐘錶演變過程中,我們可以看到,各個不同時期的科學家和鐘錶工匠用他們的聰明的智慧和不斷的實踐融合成了一座時間的隧道,同時也為我們勾勒了一條鐘錶文化和科技發展的軌跡。
關 於中國的鐘錶史,得從三干多年前說起,中國祖先最早發明了用土和石片刻製成之「土圭」與「日規」兩種計時器,成為世界上最早發明計時器的國家之一。到了銅 器時代,計時器又有了新的發展,用青銅製的「漏壺」取代了「土圭」與「日規」。東漢元初四年張衡發明了世界第一架「水運渾象」,此後唐高僧一行等人又在此 基礎上借鑒改進發明了「水運渾天儀」、「水運儀象台」。至元明之時,計時器擺脫了天文儀器的結構形式,得到了突破性的新發展。元初郭守敬、明初詹希元創製了「大明燈漏」與「五輪沙漏」,採用機機械結構,並增添盤、針來指示時間,其機械的先進性便明顯地顯示出來,時間性電益見準確。
十九世紀末期,中國造鐘工藝達到了一個嶄新的水平。1875年由上海「美利華」作坊製造的南京鐘,屏風式樣,鐘面鍍金,鐫刻花紋,以造型古樸典雅、民族風格鮮明和報時清脆、走時準確而聞名于海內外,曾於1903年在巴拿馬國際博覽會上獲特別獎。中國手錶是1955年由天津、上海先後試製出來的。現較為出名的有東風、上海、寶石花、海鷗等牌號。
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