钟表是如何一步步变小的?|世界今亮点

2023-02-03 15:55:52    来源 : 虎嗅网

本文摘编自:《时间的战争》,作者:范主,中信出版集团出版,头图来自:视觉中国


【资料图】

古代时钟曾是庞然大物

在科学技术领域,“由大变小”往往代表着技术进步。比如今天的智能手机不过巴掌大,但最早的电脑埃尼阿克却是个占地167平方米的巨物,足以填满一个四居室。

钟表也是如此。今天世界上最小的腕表机芯截面面积只有0.672平方厘米,而成年人指甲盖的面积一般是1平方厘米,前者是真正的“比指甲盖还小”。

然而,在古代,计时工具往往是庞然大物。如果你参观过故宫,一定还记得太和殿前的日晷。这座日晷光是晷台就高达2.7米,想要摸到钉着晷针的石盘,估计得被姚明扛在肩上。古埃及人就更豪横了,据说高20多米、重达上百吨的方尖碑也是早期的日晷,以碑为针、以地为表盘,凸显的就是大气。

北京故宫太和殿前的日晷

不过日晷只能在白天有太阳的时候计时,到晚上或者碰上阴雨天就彻底变成摆设了。为了解决这个问题,古人又发明了水钟。水钟最早是靠测量容器里的水流了多少来表现时间的,我国早在西周时期就有专门管理水钟的官员,后来又出现了水力推动机械计时的形式。

著名的圆明园十二生肖兽首,其实就是一个巨大水力钟的组成部分,乃是乾隆爷命法国传教士蒋友仁监督修建的。每颗兽首都代表一个时辰,比如,到了子时鼠首就会喷水,到了亥时就换成猪首喷水,而正午十二时则所有兽首一起喷水。整个水力钟既宏大又巧妙,只可惜圆明园后来惨遭英法联军火烧劫掠,十二兽首也流落海外,今天我们只能想象这一景象了。

中国古代水钟的巅峰之作出现在北宋。宋哲宗元祐三年(1088),“图纬、律吕、星官、算法、山经、本草,无所不通”的天文学家苏颂组织韩公廉、周日严等科学家,开始动工制造水运仪象台。它一共三层,顶层是观测天体的浑仪,中间是演示天体运行的浑象,下层则是自动报时装置。这台仪器高约12米,相当于三四层楼的高度,宽7米,枢轮的直径就达到1丈1尺,相当于今天的3.6米。到了元世祖忽必烈时期,中国人还在不断制造水钟,如郭守敬就曾在1262年制造过一台通高一丈七尺(大约5.6米)的“宝山漏”献予皇帝。

水运仪象台(据《新仪象法要》按1∶5比例复制)

李约瑟说中国把水钟发展到登峰造极的地步,但同时代的欧洲人却点选了另一条科技树。“宝山漏”诞生后21年,即文天祥就义的1283年,英格兰贝特福德郡的邓斯特布尔修道院,出现了以砝码带动的体积巨大的机械钟,也被称作“塔钟”。一直到14世纪,这类机械钟都为王室和宗教机构所拥有。

伦敦大本钟所在塔楼是世界上最知名的钟楼之一

之所以要建成“塔钟”,一方面是技术原因,那时的时钟大多以下垂砝码作为动力装置,必须有足够的高度把重锤吊起来,让它在引力的作用下一点点下降,靠这个力带动齿轮运转。另一方面,建造这种钟是用来安排修道士的日常宗教活动的,目的是让教众更好地掌握祷告及作息时间。塔钟是修道院里最高最大的地标,谁也不能忽视它的存在。

为了把钟变小,古人一直都很拼

不过自古以来,人们从来都没有放弃过将这些巨大的时计变小的努力。比如日晷就在欧洲被便携化,今天故宫博物院还藏有18世纪英国制造的“铜镀金赤道式日晷”,下层的方形地平盘边长25厘米1,和iPad差不多大;还有更加袖珍的“铜镀金八角立表地平式日晷”,晷盘长6.2厘米,宽5.8厘米,基本就是个首饰盒大小。

广东省博物馆收藏的“便携式日晷”

古人还发明了沙漏、香钟、蜡烛钟等计时工具,类似于今天的秒表或者计时器,用来标记一个固定的时间段。清代美食家袁枚在《随园食单》里写虾子勒鲞,就说“以一炷香为度”;而麦哲伦船队进行环球航行时,每艘船上都带了18个沙漏。

即便是水钟,也有相对便携的“漏刻”。刘备的祖先西汉中山靖王刘胜的墓里,就出土过铜漏。漏刻也被用于行军打仗,《武经总要》中就有记载:“凡军中,虽置水漏,则用更牌。”钟表与战争的联系,其实很早就开始了。

让我们把目光转向欧洲。到了15世纪,一项不起眼但足以改变历史的发明诞生了,那就是发条。

别看发条只是一根钢条,它不管被卷到多紧,都会慢慢恢复原状。这个“由卷到舒”的过程,就会产生动能。当金属带制成的螺旋扭力弹簧取代重锤成为动力源发条,钟表的体积就开始呈几何级地缩小,并衍生出了发条动力时钟。

在郑和受命第七次下西洋的1430年,法国勃艮第公爵菲利普就收到一个座钟,外表镀金,华丽贵气,被认为是现存最早的发条动力钟,称作“勃艮第钟”(Burgunderuhr)。

那么座钟还能不能变得更小呢?答案是肯定的。

透过“寸镜”看到的一枚爱彼腕表机芯

表的时代从“蛋”开始

表的历史,似乎与“蛋”有着不解之缘。

比如史上首枚已知腕表,就是一枚“鹅蛋”,是拿破仑的妹妹卡洛琳·缪拉王后在1810年定制的,由制表大师阿伯拉罕-路易·宝玑(Abraham-LouisBreguet)操刀打造。据档案记载,这是一枚椭圆形的腕表,今天宝玑的那不勒斯王后系列便以它为灵感,看上去就是个鹅蛋形的字母Q。

时间再往前推300年,来到荒唐天子明武宗即位的1505年。纽伦堡的工匠彼得·亨莱因(Peter Henlein)制作了一块可以挂在脖子上的便携式时计,引来不少制表师效仿,而他们制作的一系列“挂表”,又被称作“纽伦堡蛋”(NurembergEgg),算得上是怀表的雏形。

纽伦堡位于今天德国南部的巴伐利亚州,在当时是神圣罗马帝国皇帝直辖的城市之一,也是那时欧洲最富有的城市之一,以创新精神和创造能力闻名。

亨莱因年轻时曾是一名锁匠学徒。那时候,对于钟表制造这一新领域而言,锁匠是少数掌握相关技能和工具的行当之一。因缘际会,亨莱因成了知名的制表师和发明家,而他制作出最早的便携式时计时,只有20岁,足见其才华。

宝玑那不勒斯王后系列8938腕表

如今,这块表被命名为“Watch1505”。这是一种可以挂在脖子或者外套上,带有装饰性的小型弹簧驱动时钟,整体由两个半球组成一个蛋形的结构。机芯则是铁制的,两个半球之间是黄铜的铰链。表壳由铜制成,上有镂空,乍一看有点像过去暖手用的手炉,不过当时的欧洲人则觉得它像一种随身香熏波曼德。打开表壳的上半部分,可以看见内部的表盘,表盘上只有一根时针,没有分针和秒针。

早期怀表“纽伦堡蛋”

虽然这种表只能以小时计时,精度很差且价格昂贵,但由于具有前所未有的小型化特点,可以作为吊坠悬挂在脖子上或者用缎带挂在腰间,既美观又时髦,因此受到贵族阶层的追捧。

亨莱因的这枚“纽伦堡蛋”还有后续故事。1987年的时候,一枚“蛋表”突然出现在伦敦的一个古董跳蚤市场,倒了好几手之后在2002年被私人藏家收藏,2014年经专家评估被认为是亨莱因1505年的作品,估价在5000万~8000万美元,相当于3亿~6亿元人民币,简直比金蛋还值钱。

1905年,德国制表师协会在纽伦堡举行了纪念怀表发明400周年的钟表展,并为亨莱因建造了一座纪念喷泉。喷泉中央有一个代表“纽伦堡蛋”的球形结构,亨莱因站在上面,自豪地看着手中自己的发明。

早期怀表诞生以后,由于每天的误差可能多达几个小时,因此德国、意大利和英国等国的制表师们,除了进行技术上的改进,也在工艺和造型纽伦堡的彼得·亨莱因雕塑上动起了脑筋——精度不够,颜值来凑。

总之,到了16、17世纪,无论男表女表,看起来都更像是一件有钱有闲人的高级玩物。如此一来,敲开了时尚大门的怀表,也不可避免地跟随贵族服饰潮流的变化,不断创造出新的设计需求和使用场景。到1610年,怀表的表壳上开始装配玻璃镜面,人们还通过表链将怀表放在口袋里。

提到男性贵族服饰的变化,马甲(waistcoat)无疑有着重要的意义。马甲的发明者据说是英国国王查理二世,这位国王曾经被克伦威尔驱逐,在欧洲大陆流亡,复辟后他就开始报复性享乐,人称“快活王”(Merrie Monarch)。

“快活王”搞时尚倒不令人意外,据记载,他发明马甲是在1666年。这一年一场大火烧毁了伦敦大约六分之一的建筑,在乡下躲瘟疫的牛顿看见一个苹果掉在地上,而查理二世的海军部首席秘书塞缪尔·佩皮斯(Samuel Pepys)在日记中写道:“国王昨天宣布了他的决议,他将确立一种时尚的服装设计……它的名字叫马甲,但我还不太了解它。”

有学者认为,查理二世的这一决定,是为了回应当时占据时尚主导地位的法国服装潮流,而这种从盔甲的衬垫服装演变而来的马甲,却改变了人们在脖子上挂表的习惯,开始选择把表放进口袋里。同时,为了适应偏紧身服装的流行,表的外形变得越来越纤薄,终于形成了我们今天所见的“怀表”,并在此后的200多年里,一直占据着时计的主流位置。

分针的出现源自科学家的“角力”

虽然怀表成了时尚好物,但精度的问题不解决,它就始终只是好看的配饰而已。于是科学界的大师们出场了,其中影响最大的就是“牛顿一生之敌”罗伯特·胡克与路易十四重金聘请的院士克里斯蒂安·惠更斯。

两个人比赛似的搞发明。1656年,先是惠更斯将伽利略的设想变成现实,制作了一个摆钟的原型,利用钟摆取代之前的重力齿轮,每天的误差不到一分钟,这在当时已经很了不起;第二年,胡克又发明了一种样子像船锚的锚形擒纵,大大降低了钟摆摆动的幅度,固定了摆动的频率,提高精度。之后两个人更较劲了,争夺起“游丝祖师爷”的名头。先是惠更斯宣布设计出了一种机械表,因为装置里有微小弹簧(游丝),可以连续走几天都没误差。他还在1675年请巴黎的知名表匠伊萨克·迪雷(Isaac Thuret)做了一只出来。

惠更斯与他的摆钟

听说此事,胡克表示很生气,说类似的东西自己早在5年前就给皇家学会的同人展示过,尴尬的是会议记录已经找不见了。当年的胡克应该没少被冷嘲热讽,不甘心的他直接找到制表师托马斯·汤皮恩做了一个实物,还不忘在背后刻上“罗伯特·胡克发明,1658年;T.汤皮恩制作,1675年”,来为自己正名。

胡克还真是被“冤枉”了,2006年这份记录在汉普郡一所房子的柜橱里被发现,上面白纸黑字写着:“1670年6月23日,罗伯特·胡克拿出了一个他自己设计的怀表。可以肯定地说,这个怀表应该能像吊钟一样走,而且不会停止,可以走8天。”只可惜这份记录的发现迟到了300多年。

不管怎样,摆轮游丝组件的出现都使得钟表的误差大大减小,早期的怀表也从昂贵的饰品转变为有用的计时工具,表盘的时针也不再孤独,因为又多了一根分针和它做伴。

相信看到这里,你应该对从上古到17世纪的钟表发展有了一个大致的了解。从巨大的钟楼到揣在兜里的怀表,从抬头仰望到低头注视,一扬一抑之间,几千年的光阴倏忽而过。唯一不变的,就是刻画时间的决心。

《时间的战争》

作者:范主

出版方:中信出版集团

出版时间:2023年2月

本文摘编自:《时间的战争》,作者:范主,中信出版集团出版

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