时钟的发明和发展

公元1088年，当时我国宋朝的科学家苏颂和韩工廉等制造了水运仪象台，它是把浑仪、浑象和机械计时器组合起来的装置。它以水力作为动力来源，具有科学的擒纵机构，高约12米，7米见方，分三层：上层放浑仪，进行天文观测；中层放浑象，可以模拟天体作同步演示；下层是该仪器的心脏，计时、报时、动力源的形成与输出都在这一层中。虽然几十年后毁于战乱，但它在世界钟表史上具有极其重要的意义。由此，我国著名的钟表大师、古钟表收藏家矫大羽先生提出了 “中国人开创钟表史”的观点。

14世纪在欧洲的英、法等国的高大建筑物上出现了报时钟，钟的动力来源于用绳索悬挂重锤，利用地心引力产生的重力作用。15世纪末、16世纪初出现了铁制发条，使钟有了新的动力来源，也为钟的小型化创造了条件。1583年，意大利人伽利略建立了著名的等时性理论，也就是钟摆的理论基础。1656年，荷兰的科学家惠更斯应用伽利略的理论设计了钟摆，第二年，在他的指导下年轻钟匠S.Coster制造成功了第一个摆钟。1675年，他又用游丝取代了原始的钟摆，这样就形成了以发条为动力、以游丝为调速机构的小型钟，同时也为制造便于携带的袋表提供了条件。

人们日常生活需要知道准确的时间，生产、科研上更是如此。人们平时所用的钟表，精度高的大约每年会有1分钟的误差，这对日常生活是没有影响的，但在要求很高的生产、科研中就需要更准确的计时工具。目前世界上最准确的计时工具就是原子钟，它是20世纪50年代出现的。原子钟是利用原子吸收或释放能量时发出的电磁波来计时的。由于这种电磁波非常稳定，再加上利用一系列精密的仪器进行控制，原子钟的计时就可以非常准确了。现在用在原子钟里的元素有氢、铯、铷等。原子钟的精度可以达到每100万年才误差1秒。这为天文、航海、宇宙航行提供了强有力的保障。目前国际原子时的长期稳定度在10-14量级上下，显然优于过去的天文时。随着1967年发现第一颗射电脉冲星，特别是1982年发现第一颗毫秒脉冲星以来，脉冲星的自转高度稳定性 （普通脉冲星在一年的平均时间里，自转稳定度达10-10～10-11，而毫秒脉冲星可达10-14，甚至更好）引起广泛关注，对脉冲星的到达时间、脉冲强度及偏振等的观测和分析已广泛开展，并可望利用它作为新的时间测量标准。而在长期的稳定性方面脉冲时大大地超过了原子钟。