齿轮世界里的机械钟表

钟和表都是计量和指示时间的精密仪器。机械钟表是一种用重锤或弹簧的释放能量为动力，推动一系列齿轮运转，借擒纵调速器调节轮系转速，以指针指示时刻和计量时间的计时器。

古代人的生活简单，除了耕种渔猎的“日出而作、日落而息”、“日中为市，交易而退”外，用不着刻意留意时间。当人类进入农业社会后，逐渐体会到时间的重要性。

早期是“立竿见影”，稍后是用圭表或日晷来测度时间。11世纪，出现了简单的机械钟，机械钟是以重锤代水为动力推动齿轮运转的钟。1350年，意大利的丹蒂制造出第一台结构简单的机械打点塔钟，日差为15-30分钟，指示结构只有时针。1500—1510年，德国的亨莱思首先用钢发条代替重锤，创造了用冕状轮擒纵机构的小型机械钟。1582年前后，意大利的伽利略发明了重力摆。1657年，荷兰的惠更斯把重力摆引入机械钟，发明了更为走时准确的摆钟。1660年，英国的胡克发明游丝，并用后退式擒纵机构代替了冕状轮擒纵机构。1673年，惠更斯又将摆轮游丝组成的调速器应用在可携带的钟表上。1675年，英国的克莱门特用叉瓦装置制成最简单的锚式擒纵机构，这种机构一直沿用在简便摆锤式挂钟中。

自11世纪以来，意大利、英国、德国、荷兰等国的科学家们就开始研究发明计时的机械钟表，钟表的发明也是集体智慧的凝聚。不过，一般认为惠更斯对钟表的发明贡献更突出。

惠更斯是荷兰物理学家、天文学家、数学家，是介于伽利略与牛顿之间一位重要的物理学先驱。1629年4月14日，惠更斯出生于海牙，父亲是外交官和诗人。惠更斯自幼聪明好学，思想敏捷，多才多艺，13岁时就自制一架车床，并受到笛卡儿的亲自指导，曾亲热地叫他为“我的阿基米德”。他先后在莱顿大学、布雷达大学攻读法律和数学，1655年获法学博士学位，随即访问巴黎，在那里开始了他的科学生涯。1663年，访问英国，遂成为刚建不久的皇家学会会员。1666年，应路易十四邀请任刚建立的法国科学院院士。

惠更斯善于透彻地解决问题，形成了理论与实验结合的工作方法与明确的物理思想，在此基础上，研究了钟摆及其理论。1656年，他首先将摆引入时钟成为摆钟，以取代过去的重力齿轮式钟。在《摆钟》及《摆式时钟或用于时钟上的摆的运动的几何证明》等许多著作中，提出著名的单摆周期公式，研究了复摆及其振动中心的求法。他通过对渐伸线、渐屈线的研究找到等时线、摆线，研究了三线摆、锥线摆、可倒摆及摆线状夹片等。他设计了船用钟和手表平衡发条，大大缩小了钟表的尺寸。他还用摆求出重力加速度的准确值，并建议用秒摆的长度作为自然长度标准。

18—19世纪，钟表制造业已逐步实现工业化生产，并达到相当高的水平。20世纪，随着电子工业的迅速发展，电池驱动钟、交流电钟、电机械表、指针式石英电子钟表、数字式石英电子钟表相继问世，钟表的日差已小于0.5秒，钟表进入了微电子技术与精密机械、光动能相结合的新时代。