單擺等時性的發現，奠定了製造擺鐘的堅實基礎，為人類更加精確地測量時間開闢了道路。伽利略就曾經提出利用單擺的等時性製造鐘錶，並且讓他的兒子維琴佐和維維安尼設計了製造鐘錶的圖紙，但是，他們卻沒有把鐘錶製造出來。後來，荷蘭物理學家惠更斯從理論和實驗兩個方面進行了大量研究，得出了單擺的週期公式，並不斷改進技術，於1656年製造出人類有史以來第一個擺鐘，使伽利略製造鐘錶的設想變為現實。惠更斯把製造的“有擺落地大座鐘”獻給了荷蘭政府。1657年，他取得了擺鐘的專利權。

自從擺鐘問世以來，鐘錶經歷了幾代的變遷。人們不斷改變鐘錶的製造技術，使它的精密度越來越高。從擺鐘到座鐘，從壁鐘到掛鐘，從懷錶到各種各樣的手錶，從機械鐘到電子鐘，又從電子鐘到原子鐘，可謂變化萬端。但是鐘錶執行的原理都是利用了某種週期性現象。擺鐘靠擺錘的擺動計時，機械手錶靠擺輪和遊絲計時，電子錶靠電磁振動計時，石英鐘靠石英晶體的振動計時，原子鐘靠電子在原子內躍遷時發光的頻率來計時，它的振動頻率最穩定，已成為世界上精度最高的鐘。

對我們的啟示

透過上面的探究過程我們可以發現，測量時間首先要確定時間的標準，也就是找到週期性現象的週期。同樣，其他物理量的測量也是如此。測量長度，要先確定長度標準；測量質量，要先確定質量標準；測量溫度，要先確定溫度標準等等。然後根據這些標準就可以製造出相應的測量工具，使我們在生活和實驗室中方便的測量這些物理量了。這真是，看似簡單的鐘表、刻度尺、溫度計裡面，還蘊含著這麼多的道理呢！

伽利略把觀察和實驗引入到問題研究中來，建立起了科學的物理學，使伽利略成為物理學的創始人。擺鐘的誕生標誌著人類對時間的測量進入嶄新階段，從此，人類更加明確地建立起時間觀念，社會生活的節奏也更加緊湊。現在世界上能有這種最普遍和最有用的發明——擺鐘，既要感謝教堂裡那盞擺動的吊燈，更是依賴於伽利略的觀察思考和實驗探索。

人類對計時的發現和手段很早就有了，伽利略對鐘擺的思考，不是它能計時，而是他猜測不同擺幅的單擺時間可能是相同的，即相同擺長的擺，它的擺動幅度與時間週期無關，這點並非那麼容易證明。伽利略類似的思考貢獻，是勻加速運動距離與時間的比例關係，正是從這個研究推匯出落體原理的。

後來科學的計算證明，簡諧振動的確是精確的計時模型，但單擺要作為簡諧振子，要求它的擺幅不能太大，不過在通常的擺動幅度下，這種近似已足夠實用，單擺的結論是，週期由擺長和當地重力加速度聯合確定。這就證明了伽利略的思考是對的，他的觀察相當敏銳，偉大科學家的素質體現在這裡。

不要作空洞的感慨，抒情是不能解決問題的。

先說點話題外的話

古代的計時器，總是需要常設一個人看著。在《長安十二時辰》裡面我們能很明顯地看到。所有的人都在忙碌，只有計時官心無旁騖，只盯著滴漏的刻度，就這麼坐十二個時辰。看著都替他腰疼。

生活在古代的人們，要靠聽“更鼓”來確定時間，也就是古代整點報時的鼓聲。在歐洲的城市裡，負責報時的則是教堂鍾。這些在影視作品中出現的次數數不勝數，大家肯定都不陌生。

參觀過北京鐘鼓樓（或者別的老城市的鐘鼓樓）的小夥伴都知道，鼓樓上真正計算時間的儀器，是一個多層的滴漏。

北京鼓樓上的長這樣：

這是一個宋代滴漏的複製品。最下面右側的桶狀容器，上面的尺子隨著水的增加而上浮，可以顯示時間，左側的銅鈸小人可以整點報時。

這種宋代的水鍾，已經處於很高階的階段了。最早的滴漏，不論是在中國，還在埃及、波斯等古老文明中，從公元前數百年就有了。

古代的計時器，比如水鍾、滴漏、沙漏，都是以重力為動力的計時器。重力是一種恆力，地球表面處處大致相等，所以讓定量的水或者沙子漏完的時間也一樣。水滴計時不準，就需要結合日晷、天象來校準。

在稍晚的歷史中，水滴計時衍生出了五花八門的機械花樣。比如上面的那種帶敲鑼小人的水鍾。還有下面這個水鍾，輪漏每個小時滿溢一次，可以整點報時。

時間的“滴答滴答”（Tik! Tok!）的律動感，最早就是拜擒縱器所賜。它透過各種各樣的機械設計，把連續的運動轉化為有規則的律動。

李約瑟在《中國科學技術史》寫到，世界上最早的擒縱裝置，出自唐朝天文學家、僧人一行之手。一行將擒縱器用在了他的水運渾天儀上。

1582年，那時的伽利略可不是上圖裡的老頭子，而是個在義大利比薩讀大學的18歲小鮮肉。

一天，他在比薩大教堂做禮拜，懸掛在教堂天花板的一盞吊燈吸引了他的注意。

微風一吹,吊燈來回擺動。敏銳的伽利略發現，隨著時間流逝,吊燈擺動的幅度也逐漸減小，但往返擺動一次所需要的時間卻似乎都一樣。]]

伽利略按住脈搏粗略計算了一下，果然驗證了他的直覺。不等禮拜做完，他就急忙跑回家做了一系列實驗研究擺動規律，最終發現：

只要吊東西的繩子長度不變，無論所吊東西的重量、擺動的角度大小和擺動的週期怎樣變化，完成一次擺動的時間都是相同的。

這就是人類精確計時的基礎：“擺的等時性”原理。是好奇心驅使伽利略發現了擺的等時性原理。後來,伽利略想過利用這個原理髮明擺鍾,可惜的是,沒過多久他就去世了,這個想法也沒能實現。

下面是伽利略鐘擺原理圖

到了17世紀,荷蘭的物理學家、數學家惠更斯發明了世界上第一個擺鐘。他重新針對擺的等時性原理進行了試驗,他發現伽利略的這個解釋存在一些誤差,因為只有在擺的角度比較小(小於5°)的情況下,這個說法才能成立。惠更斯解決了這些問題,並開始尋找方法,把這項研究應用到機械上。果然,惠更斯設計出了嚴格等時的擺鐘結構,並於1657年發明了擺鐘,這座擺鐘的精確度是當時歐洲計時器的一百倍。

擒縱機構的主要功能是當擺錘擺到右側時，帶動擒縱叉向右轉動將轉動的擒縱輪擒住（關），而當擺錘向左擺時，帶動擒縱叉向左轉動，此時右側是擒縱叉鬆開（開）擒縱輪，左側的擒縱叉則會再次擒住擒縱輪，整個擒縱機構就是如此往復執行的。

擒縱輪是作為一個儲能裝置為擺錘提供動力，當擒縱輪向前轉動一下，秒針就會精確的在鐘面上用一秒移動一格，這就是擺錘的作用，擒縱輪的轉動帶動擺錘以及透過齒輪帶動秒針，分針和時針轉動計時。

啟示1：鐘擺利益說（這一點說法來自，張求全，鐘擺的故事）

小王和老李是鄰居。按照“遠親不如近鄰”的遊戲規則，產生了“鐘擺①”現象。　　老李是動能的“第一擺。”　　

當老李推動第一擺時，按照伽利略先生的“鐘擺等時性”公式，構成了兩家的“錘”②的運動力。　　

一天，小王計算“鐘擺等時性”出現誤差，所以失去了中心值，讓兩家的和諧關係“停擺。”　　

房產中介公司任總上門親自調解，希望他們各自退一步，消滅矛盾，徹底解決。　　

冠狀病毒來了，出現了疑似感染者，公安幹警封鎖了小王和老李的住處，進行全面隔離。　　

在隔離期間內，某種原因，小王又重新計算伽利略先生的“鐘擺等時性”公式，並獲得中心值的正確答案，充當了第一擺的角色。　　

兩家的關係又重新“鐘擺”了起來。　　

①擺是一種實驗儀器，可用來展現種種力學現象。最基本的擺由一條繩或竿，和一個錘組成，重量是確定的。　　

②錘，比喻成利益中心值，重量確定，在範圍內活動。　　

④擺的長短決定範圍。

⑤可寓意利益分配

啟示2：用實驗的方法來研究科學，倡導數學與實驗相結合

伽利略後來又不斷在物理學、天文學、數學等領域做出了重大貢獻。但是在被神學思想禁錮的時代，科學有時候會威脅到當權者的利益，所以這位本該受人尊敬的科學家，因為一些言論觸怒了羅馬教廷，被宗教裁判所誣陷，並處以八年軟禁，年邁時飽受煎熬。直到1979年，羅馬教廷才為伽利略平冤昭雪，承認346年前對他的審判是錯誤的，併為他恢復名譽。

伽利略說過：“世界是一本以數學語言寫成的書。”這位近代物理學的奠基者，一生都重視數學在探求自然奧秘中的作用。

像其先驅者哥白尼、開普勒一樣，他是用幾何而不是代數的語言來闡釋自己的思想的。他深信在自然現象的研究中數學、特別是幾何學的重要性。受他那個時代數學思潮、實驗思潮的影響，伽利略把數學和實驗結合起來，從而開創了近代數理實驗科學的第一個成功範型——經典動力學。

伽利略對17世紀的自然科學和世界觀的發展起了重大作用。從伽利略 、牛頓開始的實驗科學，是近代自然科學的開始。伽利略所倡導的數學與實驗相結合的研究方法，是他在科學上取得偉大成就的源泉，也是他對近代科學的最重要貢獻。這種嚴密的科學研究方法與邏輯體系開啟了近代科學的大門，伽利略也因此被尊為現代科學之父。

啟示3：好奇心是驅動人類科學發明的源頭。

居里夫人曾說過：“好奇心是學習者的第一美德”。亞伯拉罕·弗萊克斯納說，從整個科學發展的歷史來看，真正最偉大、最終被證明對人類極具價值的科學發現，並非來自於受實用性驅動的科學家，而是來自於受好奇心驅動的科學家。

愛因斯坦小時候迷上羅盤，牛頓小時候唯一的愛好就是手工，達爾文是個喜歡在螞蟻窩前蹲一天的孩子。

科學的體系和方法論是在西方產生的。曾經有一個著名的“李約瑟之問”：中國這樣一個歷史上長期經濟發達、技術成就也很高的國家，為什麼沒有產生科學？應該說中國也是一個有創意、有夢想的民族，從遠古時期的神話傳說到《封神榜》《西遊記》，都充滿了神奇的想象和創意。我從牛郎織女的故事裡，彷彿也看到了相對論的影子——牛郎星和織女星之間搭建的鵲橋，多麼像霍金所說的時空隧道！

葉聖陶先生曾經說“發明千千萬，起點是一問”，我們的教育應更多地給孩子創造出一個滋養好奇心的環境，促使孩子在好奇心的驅使下不斷學習、思考孩子能做到的遠遠超出你的想象。

愛因斯坦曾說：“我自己並沒有什麼特別的，只是充滿了一種好奇心而已。”這就是創新的精髓啊！好奇心是科學創造路上的引路人。在教育中，不一定總讓孩子們循規蹈矩、不越雷池，要充分鼓勵他們的好奇心，這樣才有利於未來創新人才的培養。

在漫長的歷史中，人們追求計時的準確，無非是在追求某件東西能夠以恆定的速度運動——漏下的沙子或水、不息的鐘擺……以此來度量永恆而均勻地流逝的時間。

直到有一天（1905年），一個26歲的小年輕宣告：時間的流逝速度並非均勻恆定，而是依物體的運動速度（不同的慣性參考系）而變的。這個年輕人就是愛因斯坦。

或許，相對論和之後的物理學，對我們還有更大的啟示。除了準確計時之外，時間的新領域也被打開了。相對性、多維時空、非線性時間……人類對時間的探索永無止境。

到了不久的將來，當人類向太空進發，以地球為基準的時間也終將被廢除。就像科幻電影《火星救援》中的計時方式那樣，宇航員是這麼開始他的日誌的：第494個火星日，晴……

創新需要一定的靈感，而靈感不是天生與之俱來的，而是來自長期的積累與全身心的投入，沒有積累就不會有創新。我們不應滿足於現狀而停滯不前，人生難得幾回搏，現在應做的是在這美好時光中認真努力的攝取更多知識，鋪墊下一塊又一塊石頭，未來我們將踩著這一塊塊的石頭為祖國的繁榮富強貢獻出自己的一份力量！