歐洲鐘表

小白村

鐘表是現(xiàn)代技術(shù)最前沿的機(jī)械，并且在每個(gè)階段都保持著領(lǐng)先;它是其他機(jī)器渴望達(dá)到的完美標(biāo)志。鐘表業(yè)的間接影響也同樣重要，作為第一個(gè)真正的精密儀器，它在精度和光潔度方面是其他儀器的榜樣，無論是機(jī)械學(xué)影響還是社會(huì)影響，鐘表都是第一。

《紅樓夢》里，劉姥姥初進(jìn)大觀園，走進(jìn)王熙鳳的院子，“只聽見‘咯當(dāng)’‘咯當(dāng)’的響聲，大有似乎打籮柜篩面的一般，不免東瞧西望的。忽見堂屋中柱子上掛著一個(gè)匣子，底下又墜著一個(gè)秤砣般一物，卻不住的亂幌。劉姥姥心中想著：這是什么愛物兒？有甚用呢？”

小說寫的是17世紀(jì)初，鄉(xiāng)下人頭一次看見擺鐘的情景。《紅樓夢》全書提到鐘表11次。不僅賈寶玉懷揣一個(gè)核桃大的金表，連親信奴仆也隨身帶表。等到賈府衰落，值錢的金自鳴鐘都變賣了，抄家清單上仍有鐘表18件，可見收藏之多。

近代機(jī)械鐘表全部產(chǎn)自歐洲，別的地區(qū)無法仿制。大航海時(shí)代，歐洲人全球做生意，賣得最好的就是鐘表。18世紀(jì)末，英國量產(chǎn)一種圓形懷表，專供東印度公司送給中國的行商和地方官。英國人發(fā)現(xiàn)，中國人對他們的大多數(shù)貨物反應(yīng)冷淡，卻格外鐘愛上了發(fā)條的機(jī)械。

就像很多歐洲人擅長的技藝一樣，報(bào)時(shí)機(jī)器也開始于古希臘。公元前3世紀(jì)，地中海就有不少水力驅(qū)動(dòng)的機(jī)械，模擬天上星辰相對地平線的運(yùn)動(dòng)，這就是水鐘，它可以用于夜間報(bào)時(shí)，后來它被拜占庭和阿拉伯繼承和沿用。中國典籍里也有制作水鐘的記載。

在人類歷史上地位這么重要的鐘表，初衷并不是為了“引領(lǐng)工業(yè)革命”或者“帶動(dòng)科技創(chuàng)新”。機(jī)械鐘的出現(xiàn)，源于修道士對日程表的認(rèn)真遵守。他們?yōu)榱瞬徽鄄豢鄣囟〞r(shí)祈禱，需要更可靠的時(shí)間儀器。

但西歐人在羅馬文明崩潰后，只曉得用沙漏、水漏、蠟燭計(jì)時(shí)。直到公元1000年左右，西歐修道院可能從東方又引入了水鐘。說“可能”，是因?yàn)樗麄兊摹癶orologium（計(jì)時(shí)器）”一詞也可以指日晷和沙漏，缺少實(shí)物，我們無法考證。1198年的記載中提到，一個(gè)修道院起大火時(shí)，大家跑到計(jì)時(shí)器那里去舀水——暗示那是個(gè)水鐘。

1300年前后，歐洲出現(xiàn)了重力驅(qū)動(dòng)的鐘。最早由重力驅(qū)動(dòng)的鐘可能是1283年安裝在英格蘭鄧斯特布爾修道院的一座鐘，據(jù)記載，它安裝在教堂窗欞上面，因此不大可能是水鐘。接下來幾十年，重力鐘出現(xiàn)在英國、意大利和法國;實(shí)物雖然無存，但有對其結(jié)構(gòu)和原理的詳細(xì)描述。

重力鐘的原理，是讓重物高高吊起，慢慢落下，持續(xù)拉動(dòng)齒輪。開始的重力鐘需要設(shè)置在高塔里。

水鐘到重力鐘的進(jìn)化，就好像兩棲動(dòng)物演變成不依賴水的爬行動(dòng)物，從此前途廣闊。來自西北歐方言的clock一詞，也取代了horologium這個(gè)希臘詞。

機(jī)械鐘的關(guān)鍵，是“擒縱”機(jī)構(gòu)。通過齒輪與棒子的配合，一擒、一縱，一收、一放，將水鐘式的無節(jié)奏的動(dòng)力轉(zhuǎn)化為現(xiàn)代鐘表式的有節(jié)奏的動(dòng)力。鐘表傳出的嘀嗒聲，就是擒縱結(jié)構(gòu)的響聲。

歐洲人是怎么想出這個(gè)結(jié)構(gòu)的呢？有人研究認(rèn)為，更早前有修道院借助類似的原理實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)撞鐘。無論如何，修道院是這種前沿技術(shù)的第一個(gè)使用者。

無論是水鐘還是重力鐘，周期并不穩(wěn)定。動(dòng)力大了，鐘就快一點(diǎn);動(dòng)力小了，鐘就慢一點(diǎn)。最早的機(jī)械鐘一個(gè)晝夜下來能誤差兩個(gè)小時(shí)。但鐘的質(zhì)量在突飛猛進(jìn)地提高。

1336年，米蘭安裝了一座時(shí)鐘，可以在1點(diǎn)時(shí)打一下，2點(diǎn)時(shí)打兩下……這個(gè)功能大受公眾歡迎。隨后200年間，教堂鐘樓逐漸普及時(shí)鐘，歐洲人也習(xí)慣了“定點(diǎn)廣播報(bào)時(shí)”。

同時(shí)，重力鐘也逐漸小型化，有一些已經(jīng)可以擺進(jìn)客廳做家具了。

天津世紀(jì)鐘。

重力機(jī)械鐘發(fā)明100年后，有人在里面安上了彈簧，讓彈力代替重力驅(qū)動(dòng)鐘。彈簧鐘不像重力鐘，不一定要吊得高高的，它可以小型化，可以放在桌子上架子上，也可以輕松搬走。

但彈力驅(qū)動(dòng)的一個(gè)問題是，彈簧會(huì)松，鐘走的速度誤差太大。早期的彈簧鐘遠(yuǎn)不如重力鐘那么準(zhǔn)確。

克服這個(gè)問題的裝置叫“均力錐輪”，它是一位不知名的機(jī)械天才發(fā)明的，大概出現(xiàn)于1400年到1450年之間。它是一個(gè)有凸起螺線的錐形盤，鏈條繞在這個(gè)盤上，并且連接發(fā)條。上發(fā)條時(shí)，越纏繞，螺旋直徑越小——發(fā)條雖然繃得越緊，鏈條終端的力卻沒有增加，穩(wěn)定輸出給鐘表。

之所以說發(fā)明它的人是個(gè)天才，是因?yàn)檫@個(gè)錐形輪的縱剖面，其實(shí)是雙曲線形的。那個(gè)年代還沒有正確的數(shù)學(xué)公式去指導(dǎo)手藝人。手藝人是在實(shí)踐中摸索出了正確的形狀。而且他們一定是發(fā)明了特殊的機(jī)床，才能車出雙曲線。這種高超的工藝，現(xiàn)在看來還是令人佩服。

在麥哲倫環(huán)游世界的年代，德國工匠生產(chǎn)的、配有均力錐輪的彈簧鐘，在歐洲名頭響亮。

接下來，鐘縮小成了表。人類第一只表誕生于1564年的德國紐倫堡，后來被英國人叫作“紐倫堡蛋”。

1577年，一位匠人為天文學(xué)家第谷制造了精確的天文時(shí)鐘，首次引入了分針。

17世紀(jì)中期，惠更斯為鐘表添上了兩件利器：一是擺錘，它利用了伽利略發(fā)現(xiàn)的“重物擺動(dòng)周期恒定”原理;二是游絲，也就是把彈簧螺旋盤起來。兩者配合，讓每日誤差20分鐘以上的鐘表降低到一兩分鐘，大大提高了實(shí)用性?；莞购?，鐘表業(yè)加速發(fā)展，英國和法國走在前列。

學(xué)者劉易斯·芒福德曾說：“工業(yè)時(shí)代的標(biāo)志是鐘表而不是蒸汽機(jī)……鐘表是現(xiàn)代技術(shù)最前沿的機(jī)械;并且在每個(gè)階段都保持著領(lǐng)先;它是其他機(jī)器渴望達(dá)到的完美標(biāo)志?？梢哉f，鐘表為其他機(jī)械提供了模型……鐘表業(yè)的間接影響也同樣重要，作為第一個(gè)真正的精密儀器，它在精度和光潔度方面是其他儀器的榜樣，無論是機(jī)械學(xué)影響還是社會(huì)影響，鐘表都是第一?！?/p>

在人類歷史上地位這么重要的鐘表，初衷并不是為了“引領(lǐng)工業(yè)革命”或者“帶動(dòng)科技創(chuàng)新”。機(jī)械鐘的出現(xiàn)，源于修道士對日程表的認(rèn)真遵守。他們?yōu)榱瞬徽鄄豢鄣囟〞r(shí)祈禱，需要更可靠的時(shí)間儀器。

很快，昂貴的鐘表在修道院外也找到了市場。先是城市里各種富麗堂皇的建筑（比如法院、議會(huì)）購買機(jī)械鐘，然后是富人宅邸。無論公費(fèi)還是私費(fèi)，都是為了宣示其非同一般的財(cái)力和排場。

可以說，推動(dòng)鐘表發(fā)展的，就是人們擁有“百達(dá)翡麗”“江詩丹頓”的欲望——那不僅僅是報(bào)時(shí)工具，更是高級(jí)玩具和珠寶工藝品。

14世紀(jì)中期，歐洲鐘樓上常會(huì)有一個(gè)機(jī)械人手握木棒敲鐘報(bào)時(shí)。接下來的200年間，敲鐘的機(jī)械人和動(dòng)物越來越多，可上演全套戲劇，精美繁復(fù)。比如1499年威尼斯圣馬可廣場安裝的鐘，由兩位巨大的牧羊人敲響，一位天使同時(shí)吹響號(hào)角，東方三博士進(jìn)場，跪在圣母圣子面前，一手脫帽，一手獻(xiàn)禮，然后起身戴帽出門。這座鐘還會(huì)顯示所有天體的運(yùn)行位置。再比如瑞士伯爾尼天文塔的鐘表建于1530年，每小時(shí)會(huì)有4分鐘的機(jī)械人表演：公雞鳴叫、跳舞的小丑敲鐘、克洛諾斯翻轉(zhuǎn)沙漏、城市的吉祥物游行……

最早的表，比如保存至今的一只16世紀(jì)晚期制造的“紐倫堡蛋”，很像現(xiàn)在的豪表。表盤是金子的，整體是一塊六邊形的哥倫比亞翡翠，機(jī)芯置于其中。那個(gè)年代的表往往還做成新奇形狀，比如水果或者動(dòng)物。

另一件保存至今的，是16世紀(jì)初的“鹽器鐘”，是法國國王送給英國國王的禮物，銀質(zhì)鍍金，綴滿琺瑯花紋、貝殼與寶石，表盤放在水晶殼里。鹽器是當(dāng)時(shí)餐桌上最重要的器具，放在宴會(huì)長桌中間。這類“鹽器鐘”，當(dāng)時(shí)的英國王室收藏了11個(gè)。

鐘表史上，美輪美奐的作品數(shù)不勝數(shù)，如果不是為了炫富，歐洲鐘表不會(huì)遙遙領(lǐng)先。

英國倫敦議會(huì)大廈鐘樓。

◎ 來源|科技日報(bào)