时间对于人类的重要性不言而喻，古人很早就开始研究计时工具，古巴比伦王国发明了土圭，原理是根据太阳投影长短和方位的变化来判断时间。我国古代也有类似的发明：日晷、漏壶、沙漏等等，漏壶、沙漏是利用水流和沙流的流量计时。这些发明虽然能让人们对时间有个大概的了解，但不够精准，如果想要知道精确的时分，是无法做到的。

日晷

钟表的出现解决了这一难题，它绝对是计量、指示时间的精密仪器。通过钟表，人们可以既方便又精准地计算时间。那么，最早的机械钟是什么样子呢？

我国是世界上发明机械钟最早的国家，由东汉张衡发明的水运浑象仪，由齿轮将浑象和计时漏壶联结起来制作而成。漏壶漏水推动浑象匀速旋转，转一周就是一天。江山代有才人出，到北宋时期，宰相苏颂和韩公廉等人创制的水运仪象台又多了一个小装置——擒纵器，号称是机械钟表的“心脏”。

水运浑象仪

欧洲古老的机械钟，出现在14世纪，它是由挂在绳子一端的重锤所驱动，绳子的另一端绕在一个轴上，随着重锤的下降，轴相应地转动，再通过齿轮带动钟的指针旋转。

1510年，德国锁匠彼得·亨莱思首创用钢发条代替重锤，创造了用冕状轮擒纵机构的小型机械钟表，然而这种表的计时效果并不理想：发条若是上得太紧，指针就会走得过快；发条若是上得过松，指针就会运行的慢。

但这一缺点很快就得到了改进，捷克人雅各布·赫克设计出了一个锥形涡轮，再加上一卷发条组成表的驱动机构，发条卷紧，力作用于锥形涡轮的顶端；发条放松，拉力减弱，力作用于涡轮底部，涡轮的形状恰好能补偿发条作用的变化，这样一来，钟表机械就可以保持匀速地运转，不会出现“发条不同的松紧导致时针走速不同”的现象。

大约在1582年，伽利略发明了重力摆，1657年，惠更斯将重力摆引入到机械钟里去，制作出了世界上第一台精确的摆钟，这是机械时钟史上的一大事件。

相比之前需要通过驱动机构来推动运作的钟表，摆钟显然要省事得多，利用地球的重力来推动。再到后来，单摆被应用于时钟，时钟的精度也因此越来越精确。到了17世纪中期，钟表的误差每天只有10分钟左右了。

近代西方的机械钟表是在明末时期传入中国的，1601年，意大利传教士利玛窦献给明代万历皇帝两座自鸣钟。正是这两座钟对我国的机械钟制造产生了深远的影响，据说，当时利玛窦还对其进行了改造，为了使其适应中国的计时习惯，将24小时改成了12时辰，将阿拉伯数字改成了中国数字，并且将一天分为一百刻，将每段又分为一百分。

1660年，英国人胡克发明了游丝，用来控制摆轮在等时的往复运动，这个钟表里弹性元件的出现让钟表向着更加精密的方向发展。

钟表游丝

机械钟虽有很多结构，但工作原理大同小异。它的组成原件为原动系、传动系、擒纵调速器以及指针系上的条拨针系条等。在18-19世纪时，钟表制造业已经逐渐实现了工业化生产，20世纪，电子工业的迅速发展，催生了机械时钟的发展，电池驱动钟、电机械表、数字式的石英电子钟等等产品逐一问世。

机械时钟发展史还曾出现不少有意思的花絮，航海钟便是其中之一。航海钟，顾名思义，就是用于远洋航海的精密时钟。航海钟，发明于17世纪的后半期，当时轮船在出海航行时没有技术手段来测量经度，都是利用航海钟记录本初子午线的时间，再和船只所在位置的正午时间进行对照，通过差值换算所在位置的经度。

欧洲各国为了争夺海上霸权，纷纷投入资金寻找测量经度的方法，英国自然是最活跃的一位，出台了法案，宣称只要有人能找到海上测量经度的方法，就能拿到2万英镑。约翰·哈里森，这位自学成才的时钟制作大师历经万难最终领取了这一奖励。

英国钟表匠 约翰·哈里森

这是一段漫长的战役，哈里森在草图得到天文台台长哈雷，就是发现哈雷彗星那位的认可之后，便开始着手制作。历经5年的时间，哈里森才制作出第一台航海钟H1，重达34公斤。哈里森进行了测试，发现它比当时所有的测量方法都要准确得多，但是精益求精的他并没有满足于此，又在这一基础上进行后续的改进，先后创造出H2、H3，但是这一个个庞然大物并不方便携带，哈里森也是头大。一次偶然，他发现了小型高频振子并加以运用，虽然已是60岁的高龄，哈里森仍不介意重新来过，设计理论大改之后制作出来的H4只是比怀表大了一点点，然而，这已是6年之后。

H1航海钟

H2航海钟

H3航海钟

设立奖项的委员会让哈里森的儿子带着H4进行测试，远征牙买加，81天的海上航行发现，H4就只慢了5秒钟，误差远远小于委员会制定的最大限度。

H4怀表

“经度之战”中，英国获得了先机，为海上争霸打下了基础，奠定了世界霸主的地位，由此可见，获取精准时间意义重大。如今，航海定位再也不是遥不可及的梦想了，钟表也进入了微电子技术与精密机械相结合的石英化新时期，获取准确的时间、位置都是非常简单的事情。

今天的介绍就到这里啦，我们下次再见~