|
之前看过的有关钟表技术历史发展的文章，也算是数不胜数了，但是很多文章在介绍钟表历史的发展轨迹上，似乎都没有找到关键的部位，时而一带而过、时而阶段性的介绍，那么今天就让我来精简地阐述一下机械钟表机芯技术在历史上最重大的历史变革。
1. 机械功能机芯以及擒纵技术的开始
在当今世界上，学术界一致公认最早有记录的具有机械和早期擒纵功能的机械钟，是在我国北宋时期，大约1092年由天文学家——苏颂为首所制造的“水运仪象台”里的时钟部分。外国人对中国人如此早的发明具有机械功能的时钟赞叹不已，在西方所有出版的钟表历史书籍里动有记录，为此，每每在洋人面前谈钟表的历史由来，我的嘴边都挂有一丝的得意。
但是话又说回来，仅此一台“水运仪象台”而已，之后呢？史料中寥寥无几。而在100多年之后，由远隔重洋的欧洲人自我研发的机械钟表，直接赶超了鼻祖级中国的时钟技术。我为什么要强调“自我研发”？这是因为在北宋年间不可能有中西文化和技术的交流，不仅在交通上根本达不到，更不至于电话或网络的联系，所以，欧洲人绝对不可能从中国人那里学到机械钟技术，但可以骄傲的说：我们比他们早。
13世纪开始，机械钟伴随着人们对准确时间的渴望，在以意大利、德国、法国、英国以及荷兰等国兴起，教堂上的巨型时钟、城市中心塔楼上的巨型时钟从此开始风靡欧洲。值得一提的是，到了13世纪中后期，已经在这些巨型机械钟的机芯里出现了流行500年以上的“冠状擒纵”机制，而非常遗憾的是“冠状擒纵”到底是谁发明的，我们已经无从考证。这种“冠状擒纵”以及17世纪末其由英国人——焦瑟夫·尼比发明完善的“锚式擒纵”，贯穿了整个的世界时钟机芯历史。
2. 动力源的转变让机械钟走入家庭
我们完全可以想像得出，13世纪当机械钟出现在人们生活当中的时候，都是公众享用的机械钟，每当人们需要了解时间，不可能像今天这样手机、手表、车站、商店，甚至随口一问就可以知道几点几分，唯一的办法就是去看教堂和塔楼上的钟，或者听这些钟发出的报时声。
直到15世纪的中期，欧洲机械钟的工匠们发明出了可以人为控制的“上发条动力”，这一重大发明使得机械钟体积变小以及机械钟走进家庭的至关重要的原因。在此之前，机械钟的动力从大自然流水的推动动力，转变到不受地理位置（河边）限制、由重力铊锤因地球的引力而下落形成的拉力，这已经是人类钟表史上的一大进步。但是，重力铊锤的下落依然受到了空间的局限，因为需要相当大的下落缓冲距离（当然这时候还没有落地钟或小型墙钟），那么机械钟进入家庭似乎是不可能的事。上发条动力的发明，让当时人们的梦想成真，致使小型的台钟最初在皇室家族的屋内出现，久而久之，更多阶层的人士也可以拥有自己的时钟。到了16世纪初期，也是由于“上发条动力”的发明广大，怀表也随之出现了，众所周知，表给人类带来了巨大的贡献。
我说，动力是一切机械之本，没有动力就没有机械产物，只不过是个躯体。
3. 机械钟心脏-擒纵功能的不断升级
所谓机械钟的心脏，指的就是擒纵系统。擒纵器从字意上来看，擒纵、擒纵，这一擒一纵就是一抓一推的意思。简单地说，擒纵器是起到均匀控制并传送动力的作用，它能把超强的动力（拉力）变成均匀的、停顿的点控状动力传送出去。形象点来说，擒纵器就好比人的心脏在人体器官中的地位，心脏跳动的快慢以及是否均匀为人体提供血液，这是人类生命的关键所在，可见钟表机芯里的擒纵系统是何等的重要。
擒纵器的发明和技术改革，是时钟业一路发展至今的“关键词”。时光追溯到17世纪中期，欧洲各国大师级的钟表精英们，都在着力研究新型擒纵系统，力图找到精确度更高的新式擒纵器，来取代自大约1275年就在钟表里所使用的冠状擒纵器（Verge Escapement）。英国著名科学家，“胡克定律”的发明者——罗伯特·胡克（Robert Hooke），在1657年左右研究出具有时代意义的锚式擒纵器（Anchor Escapement），之后由英国钟表大师——焦瑟夫·尼比（Joseph Nibb）进一步完善，并将完善后的锚式擒纵器首先使用在时钟的机芯里。有实物可查最早的锚式擒纵机构的时钟，是位于英国牛津大学沃德姆学院（Wadham College）里的一座塔钟，它是由焦瑟夫·尼比在1670年左右制造的。锚式擒纵机构发明之后，促使已经具有400年左右历史的冠状擒纵机构逐渐被取而代之，机械钟的运转和计时变得更加地科学与精准。
从此以后，擒纵器步入了一个快速发展阶段。1695年，享有英国“时钟之父”之称的托马斯·汤姆宾（Thomas Tompion）与威廉姆·霍顿（William Houghton）、爱德华·巴洛（Edward Barlow）三人同时注册了专利：工字擒纵器（Cylinder Escapement）。在托马斯·汤姆宾去世后不久，大约是1725年，由他一生中最后的一位合作伙伴、他的学生、也是他的侄女婿，英国的钟表大师——乔治·格莱姆（George Graham），在工字擒纵器专利期满之后，成功地改进和完善了它，并且率先使用在钟表机芯上。
从历史发展的规律可以看出，一个时代的整体风气，带动着整个国家、整个社会的进步和发展，尤其在18世纪的英国，科学家们在科技至上的大环境影响之下，刻苦钻研，新的技术发明与创造更是屡见不鲜。在钟表技术领域里，英国钟表大师——托马斯·姆格（Thomas Mudge)，于1759年研发了著名的杠杆擒纵机构（Lever Escapement）。几乎同时，又一位英国大师级人物——托马斯·塔瑞（Thomas Tyrer），在1760年发明了著名的复式擒纵机构（Duplex Escapement），也就是我们通常所说的丁字擒纵机构，而这种丁字擒纵，后来被广泛应用在高档怀表上，尤其是在我们所熟知的中国市场大八件怀表机芯里。大约到了1785年左右，来自于英国钟表大师——约翰·阿诺德（John Arnold）和托马斯·爱恩善（Thomas Earnshaw）共同发明了天文擒纵器（Detent Escapement）。具体来说，约翰·阿诺德发明了枢轴式天文擒纵器（Pivoted Detent Escapement ）；而托马斯·爱恩善发明了锁簧式天文擒纵器（Spring Detent Escapement），二者同属于天文擒纵一类。这是一种高精密计时的擒纵机构，多用于天文怀表以及航海钟的专业性计时工具里。
| 
发表于 2017-9-24 12:00:03
楼主
粤公网安备 44190002000260号
