鐘表的前世今生

時間是目前測量精度最高的一個基本單位，每個時代的計時儀器都代表著當時最高的科技水平。今天，小編和你一起坐上時光機穿越歷史，看鐘表的前世今生！

遠古時期，人們對計時精度要求不高，日出而作，日落而息，太陽的位置是他們判斷時間的唯一依據。

但隨著社會的發展，人們對標準時間的需求逐漸顯現。充滿智慧的古人依據“不同的時刻太陽所處的位置不同，物體投射在地面的影子方向和長短也不同”這一原理，發明了初具現代鐘表雛形的日晷。

利用日晷人們不僅可以判斷時間，還可以判斷月份和節氣。不過日晷只能在看得見太陽的時候使用。

火鐘和流體鐘只能測量時間間隔，但人們可以通過天文測時的方法確定計時的起點，結合火鐘和流體鐘的測量結果則可以得知當時的具體時間。

火鐘

忽略風速等環境影響，同一種燃料燃燒的速度是均勻的，古人根據這一原理發明了火鐘。

古時官方使用的火鐘通常為“定時蠟”：在蠟燭上刻上均勻的刻度，根據蠟燭的燃燒情況就可以測定時間的長短。

還有一種很有趣的古代鬧鐘——龍盤香鐘。在一個類似龍舟的物品上點一炷香，香上懸掛幾根系鈴鐺的細線，當香燃燒到細線的位置時會把線燒斷，鈴鐺掉在龍舟下方放置的銅盤上，從而發出清脆的響聲，告訴大家時間。挪動細線的位置可改變“叫醒”人們的時間，這大概是人類歷史上最簡單的鬧鐘了。

流體鐘

我國古代主要使用的流體鐘是漏刻。漏刻由漏和刻組成，漏是指在盛水的壺上留一個小孔，水會一滴一滴地從壺中流出?？淌侵父≡谒嫔系目潭瘸?，隨著水面的下降，刻度尺逐漸下降，可以指示時間。最常使用的漏刻是“一刻之漏”，我國古代很早就將一晝夜分為一百刻，其中一刻就是指滴完一壺水的時間。

漏刻運用最多的場合是古代軍事活動，但如果作戰時處于天寒地凍的環境，水易結冰，漏刻就無法使用，沙漏便應運而生。

沙漏的制造原理與漏刻類似，它是根據流沙從一個容器漏到另一個容器的周期現象來計量時間。擺脫了水壓的限制，沙漏比漏刻要精確很多。最著名的沙漏當屬元朝詹希元發明的五輪沙漏——在漏斗中裝滿沙子，沙子流出推動輪子旋轉，最后一個輪子上有指針，可以指示時辰。這種沙漏已經成為一種機械性的時鐘結構。

早在北宋時期，蘇頌發明的水運儀象臺中就用到了機械鐘的核心——擒縱機構。然而，這在當時并沒有引起朝廷的重視，發明者蘇頌也沒有傳下詳細資料，讓人扼腕嘆息。

歐洲的機械鐘誕生于13世紀，比我國的水運儀象臺晚了整整三個世紀，依據的是“單擺的等時性（單擺擺動的擺角小于5度時，擺長固定，則其擺動周期一定）”原理。

電子表

20世紀，人們發現了電磁振蕩現象，并以此為基礎發明了電子表。

第一代電子表利用磁場推動機械鐘走時，電池給振蕩器提供能量使其發生并維持振蕩，振蕩器磁場的周期性變化作用于擺輪上的永久磁鐵，推動擺輪來回擺動，帶動指針轉動，以此指示時間。這種表每天的誤差約為15s。

第二代電子表增加了音叉進行穩頻，使整個振蕩系統的振蕩頻率取決于音叉的振蕩頻率，將誤差降為每天在5s以內。

第三代電子表使用石英晶體進行穩頻，產生非常穩定的32 768Hz頻率信號，通過集成電路變換成每秒振蕩一次的信號，進一步提高了計時精度。

第四代電子表的機械結構已經減少到最小程度，用集成電路代替齒輪，用發光二極管或其他顯示元件代替指針，每天的誤差不到0.1s。

電波鐘

電波鐘被稱為新一代智能鐘表，其工作原理是：在石英鐘表內部放置一臺接收機接收地面發射站以長波發送的標準時間信號，并進行自動校準，其精度可以達到亞毫秒量級。

原子鐘

原子鐘應該算是目前計時精度最高的測量儀器了，它利用原子的振蕩頻率計時。各個國家標準時間的維持依靠的就是原子鐘組，常用的原子鐘有氫鐘、銫鐘、鍶光鐘等。原子鐘的精度很高，每2000萬年可能才慢一秒。頻率穩定度最高的是鍶光鐘。

脈沖星計時

脈沖星計時是近兩年比較熱門的研究話題。脈沖星誕生于超新星爆炸，是處于快速自轉狀態的中子星。現在己知約2600顆脈沖星，幾乎全部位于銀河系，它們像燈塔一樣，發射出的光束周期性地掃過地球，而且周期相當穩定。利用脈沖星的這一特性可以建立高精度的時空參考架，有可能會比原子鐘的穩定性還要好?。〒茖W大院、新浪網）