堪稱中國五大發明之一的“水運儀象臺”

英國著名的科技史學家李約瑟在《中國科學技術史》中曾經講述出一段被湮沒了六個世紀的歷史，他說當西方的鐘表在17世紀初進入中國的時候，其實它們所裝配的“擒縱機構”的雛形已經出現在600年前的中國。由此，鐘錶界泰斗、中國的國際著名鐘錶大師、古董鐘錶收藏家、鑑定家矯大羽先生在20世紀90年代初即首倡、提出了“華人開創鐘錶史——鐘錶是中國古代五大發明之一”的觀點。

公元1088年，中國宋代科學家蘇頌和韓工廉等人制造了天文觀測儀器——“水運儀象臺”，它是把“渾儀”、“渾象”和機械計時器組合起來的巨型機械裝置。高約12米，7米見方，分為三層。

上層放渾儀，進行天文觀測；中層放渾象，可以摸擬天體運轉作同步演示；下層是該儀器的心臟部分，計時、報時、動力源都在這裡。因為天象的運轉是以時間為基礎的，而透過機械結構實現時間的執行就必須有能夠形成時間間隔的裝置，這樣便出現了早期的“擒縱機構”，所以“水運儀象臺”也就成為鐘錶的鼻祖。

由此可見，11世紀末期誕生的“水運儀象臺”不僅是中國古代科學技術的發明創造，更是中世紀最偉大的一個世界科技文明的劃時代創舉！

現如今，在廈門同安、蘇州等地，都可以看到這臺儀器的複製品。

1、華人很聰明，但是主要透過觀天象確定時間的，沒有透過機械看時間的天賦，不然也不會要洋人送的鐘。

2、在瑞士成為舉世公認的鐘錶王國之前，全歐洲都在做表，只是互相資訊不通，發展也都較慢，當然，那時候主要的貴族客戶是集中在英法，但也不是全部；

3、世界懷錶大發展是在蒸汽機發明之後，一是加工技術的提升，二是資訊科技的交流大大增加，最黃金的年代是在1880年到1920年代。這個時期，瑞士人的鐘表業發展，已經舉世聞名。

在機械鐘的發展史上，讓人最扼腕嘆息的應該是中國。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，當時並沒有引起朝廷的重視，其發明者蘇頌也沒有傳下詳細資料，這使得中國白白喪失了一次機械鐘發展的機會。

歐洲的機械鐘誕生於13世紀，比中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（單擺擺動的擺角小於5度時，擺長固定，則其擺動週期一定）”原理。最早傳入中國是在明朝萬曆年間，獻給萬曆皇帝后，他極為欣賞，幾乎日日觀賞，夜夜撫摸。於是，馬上釋出召令，成立專門製作機械鐘的宮廷造辦作坊，專供他和皇親國戚及心腹大臣使用。

20世紀，人們發現了電磁振盪現象，並以此為基礎發明了電子錶！

第一代電子錶利用磁場推動機械鐘走時，電池給振盪器提供能量使其發生並維持振盪，振盪器磁場的週期性變化作用於擺輪上的永久磁鐵，推動擺輪來回擺動，帶動指標轉動，以此指示時間。每天的誤差約為15s；

第二代電子錶增加了音叉進行穩頻，使整個振盪系統的振盪頻率取決於音叉的振盪頻率，將誤差降為了每天在5s以內；

第三代電子錶使用石英晶體進行穩頻，產生非常穩定的32768Hz頻率訊號，透過積體電路變換成每秒振盪一次的訊號，進一步提高了計時精度；

第四代電子錶，機械結構已經減少到最小程度，用積體電路代替齒輪，代替指標的是發光二極體或者其它顯示元件，每天的誤差不到0.1s！

第四代電子錶結構

出品：科學大院

毋庸置疑，鐘錶最開始是為了計時而發明的，在漫長的歷史長河中古人在鐘錶發明之前就有以下幾種方法計時：

圭表

它是古人最初使用的一種計時器，是一種依靠計算日影長度來計時的工具。

日晷

在圭表的基礎上，人們又發明了“日晷”，也是以光的投影來判斷時刻。

漏刻

圭表和日晷都是利用太陽來計時的方法。但碰到陰雨天怎麼辦呢？古人便又發明了“漏刻”的方法，利用水流的均衡性原理，在壺裡盛水，透過觀察壺上刻有時間的標尺（叫刻箭）位置來判斷時間。

到北宋年間，蘇頌在張衡發明的水運渾天儀的基礎上改造完成的水運儀象臺，這是一種相對精確的運用機械動力原理的計時器。水運儀象臺擁有了鐘錶的心臟——縱擒機構，但可惜的是，蘇頌沒有趁勢而上錯失了鐘錶發展的大好時機。

16世紀傳教士利瑪竇向當時的萬曆皇帝進貢了中國的第一座機械鐘，隨後機械鐘錶慢慢地在上層階級中普及開來。時鐘計時的功能慢慢弱化，擁有機械鐘成為了一種身份的象徵。

十八十九世紀，歐洲鐘錶經歷了發展的黃金時期，這期間成就了一批又一批經久不衰享譽全球的鐘表品牌。直到現在業內都有“瑞士表，德國鍾”的說法。

時至今日，時鐘絕不僅僅是計時的功用了。它可能是我們家居裝飾的一部分，凸顯了主人的品味格調；也可能是一些有識之士的藏品，做到與時俱進財富升值；更可能是一個家族的精神寶藏，歲月恆久遠世代傳承。

擒縱機構的發明為機械鐘的產生奠定了堅實的基礎。 早在十三世紀，中國宋代科學家蘇頌就發明了擒縱機構，但遺憾的是當時蘇頌等人並沒有乘勝追擊，研究發明機械鐘。

直到17世紀，傳教士利瑪竇嚮明朝萬曆皇帝進貢兩座自鳴機械鐘，中國才擁有了歷史上第一座機械鐘。由於上層階級的喜愛和推廣，慢慢擁有了鐘錶師調校和維修機械鐘，到模仿生產機械鐘，再到自主設計研發，至乾隆期間達到鼎盛。故宮博物館也是目前世界上擁有最豐富古董鐘的博物館之一。

西方機械鐘發明的具體時間，已無證可考。但14世紀時，在歐洲文學作品裡可以找到許多對機械時鐘的描述，其中最有名的當屬義大利詩人但丁的詩句，他在《神曲》裡這樣寫道：“時鐘的齒輪如此轉動著，有心人會發現，當後輪飛旋時前輪卻靜止不動。”證明在14世紀之前歐洲已有機械鐘的存在。這一時期的機械鐘還主要依賴吊重作為動力源。

最早的機械鐘普遍體積較大，多用於教堂和公共場所報時之用，不過隨著歐洲城市資產階級的興起，裝飾室內的家用機械鐘很快成為市場的一大需求。家用機械鐘大致於14世紀中期同時出現於義大利、英國和德意志南部，其製造主要得益於鐘錶師和鎖匠對金屬冶煉技術的掌握和改進。

為了解決機械鐘笨重的缺點，歐洲鐘錶師發明了全新的動力源，即發條，從而開啟了時鐘小型化的程序。 發條的採用主要得益於佛羅倫薩建築師費利波·布魯內萊斯基（Filippo Brunelleschi）。傳統發條通常由淬火藍鋼打造，一端卷收於發條盒內，另一端連線寶塔輪。當發條上滿時，其在彈力作用下開始收縮，從而帶動機芯執行。 慢慢地機械鐘走進了千家萬戶。時至今日，機械鐘再也不僅僅是為我們報時的工具，與家居風格搭配得當時，化身成為搭配利器。或者高調大氣，或者優雅有品。選擇對的品牌還可以使我們的財富升值，傳承後代。