計時工具的歷史

title: 早期的计时工具.
content: 许多古老的文明会观察天体──通常是太阳和月亮,以确定时间、日期和季节。现今在西方社会通用的六十进制时间系统,可追溯至约四千年前的美索不达米亚和古埃及 ;后来,中美洲地区开发类似的系统。  第一个日历,可能在冰河时代末期,由狩猎收集者(hunter-gatherers)创造。他们利用如树枝和骨头等工具,记录月相和季节。 世界各地──特别是在史前时期的欧洲──都有石阵,例如英格兰的巨石阵。石阵相信是用来预测昼夜平分点(equinoxes)或至点(亦称二至点;solstices)等的时间。那些巨石文明(Megalith)没有留下历史纪录;因此,现代对他们的日历或计时方法,所知甚少。
title: 公元前3500年至公元前500年.
content: 日影钟是第一个能够量度小时的装置。已知道最古老的日影钟来自埃及,用绿片岩制造。古埃及约在公元前3500年建造的方尖碑,也是最早的日影钟之一。  埃及的日影钟把白天分为十个部分,另外加上4个“微亮小时”── 早上 2个、傍晚 2个。有一种日影钟由一枝长杆和高架横杆组成,长竿上有5个不相等的记号,横杆的阴影会投射到记号之上。横杆在早上指向东方,在正午会指向西方。方尖碑的运作方式差不多:阴影投射到围绕它的记号上,埃及人从而可以计算时间。方尖碑可以指出上午或下午、夏至或冬至。  现在己知最古老的水钟,在法老阿蒙霍一世(Amenhotep I)(公元前1525年至1504年)的墓中发现,这显示古埃及最先使用水钟。另一方面,相信沙漏也是由古埃及人发明。此外,埃及自公元前600年,开始使用叫作merkhet的铅垂线在晚间量度时间。这工具的铅垂线跟勾陈一(北极星)一致,形成南北子午圈。当特定的星宿横过线时,就能准确报时。
title: 公元前500年至公元前1年.
content: 柏拉图把水钟(漏壶)引进古希腊之后,水钟成为古希腊广泛使用的计时工具。柏拉图也发明了一种以水钟为基础的闹钟。希腊人和新巴比伦王国保存计时记录,作为组成天体观察的重要部分。漏壶也用在希腊法庭,和后来的罗马法庭上。  虽然水钟比日影钟更好用──水钟在室内、夜间或天空多云的日子都可以使用;不过它们并不准确。因此,希腊人寻求方法改善他们的水钟。到了公元前325年,水钟的准确度大为改善,虽然仍然及不上日影钟。这时的钟有钟面,其上有时针,令人更容易读准时间。水钟较常见的问题是水压:当容器注满水时,增加的水压令水流更迅速。在公元前100年,希腊和罗马的钟表专家,开始解决这个问题;其后的几个世纪,在这一方面得到持续改善。为了抵消高水压增加的水流量做成的影响,装水的容器造成圆锥形状,上濶下窄。于是虽然水平面下降的距离相等,但当容器水满的时候,流出的水要比水半满的时候多。然而,还是有些问题没有得到解决:如温度的影响。天气寒冷的时候,水流比较缓慢,甚至可能冻结。  虽然希腊人和罗马人大大改进水钟的技术,他们仍然继续使用影子钟表。据说数学家和天文学家比提尼亚的狄奥多(),发明了全球通用的日晷。这个日晷在地球上任何地方都能准确报时,不过现代对它所知甚少。罗马人在奥古斯都大帝统治期间,建造有史以来最大的日晷──奥古斯都日晷()。其晷针是从赫利奥波利斯()而来的方尖碑。
title: 公元1-1500年.
title: 水钟.
content: 李约瑟推测水钟──漏壶可能从两河流域传入中国,时间可能早达公元前二世纪的商代,最迟不会晚于公元前一世纪。由汉代(公元前202)开始,泄水型漏壶逐步被受水型漏壶取代,其特色是浮在受水壶水面上的漏箭,随水面上升指示时间。
title: 蜡烛钟.
content: 蜡烛钟在何处及何时首次使用己不可考。不过,最早提到蜡烛钟的,是一首写于520年的中国诗。诗中说,燃烧的蜡烛是夜间量度时间的方法。直到10世纪初,日本一直使用类似的蜡烛钟。
title: 香钟.
content: 远东地区除了使用水钟、机械钟和蜡烛钟外,也会使用香钟计时。中国大约在六世纪首先使用香钟。在日本的正仓院,仍保存了一个香钟,不过在其上的文字不是中文,而是梵文。由于佛教经常使用梵文,因此爱德华.沙菲尔推测香钟在佛教仪式中使用,而且是由印度人发明。香钟跟蜡烛钟很相似,不过香烧均匀而且无火焰,因此在室内使用时,比蜡烛钟更准确和更安全。
title: 使用擒纵器的水钟.
content: 第一使用擒纵器的水钟,由密宗僧人兼数学家一行和政府官梁令瓒建于长安 这个擒纵器水钟是个天文数仪器。一行的擒纵器钟仍然是一个水钟,因此会受温度变化的影响。在976年,张思训解决了这个问题。他用汞(水银)取代水,汞在温度下降到摄氏零下39度(华氏零下38度)时,仍然是液体。
title: 天文钟.
content: 元祐元年(1086年)苏颂检验太史局的浑仪时,决心要将浑仪、浑象和报时装置结合。苏颂拜访吏部守当官韩公廉,取得张衡、张思训的“仪器法式大纲”。元祐三年(1088年)开始动工,元祐七年(1092年)「水运仪象台」竣工。  水运仪象台是一个类似于天文台,高约12米,宽7米,上下分三层;上层是浑天仪(天体测量之用),中层是浑象仪(天体运行演示),下层是司辰(自动报时器),全程用水力推动,可精确报时,李约瑟指这是欧洲天文钟的直接祖先。苏颂于绍圣初年著《新仪像法要》一书,详述水运仪象台的整体功能、零件150多种,60多幅插图。  水运仪象台原件在靖康之祸(1127年)时,金兵将水运仪象台掠往燕京(北京)置于司天台,在金朝贞祐二年(1214年)因不便运输被丢弃,而南宋时苏携保存的手稿因无人理解其中方法而无人能仿造。
title: 近代计时工具.
title: 机械钟.
content: 机械钟由僧人一行和官员梁令瓒发明。至元明之时,计时器摆脱了天文仪器的结构形式,得到了突破性的新发展。元初郭守敬、明初詹希元创制了「大明灯漏」与「五轮沙漏」,采用机械结构,并增添盘、针来指示时间,其机械的先进性便明显地显示出来,时间性益见准确。  到14世纪,西方国家广泛使用机械钟。在十六世纪,奥斯曼帝国的科学家达兹·艾-丁(英语:}})发明机械闹钟。
title: 摆钟.
content: 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,荷兰的科学家克里斯蒂安·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,年轻钟匠哥士达(英语:S. Coster)成功制造第一个摆钟。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。
title: 袋表.
content: 18世纪期间发明了各种各样的擒纵结构,为袋表(或称怀表)的发展奠定了基础。英国人乔治·葛咸(英语:George Graham)在1726年完善工字轮擒纵结构;它和之前发明的垂直放置的机轴擒纵结构不同,所以使得袋表机芯相对变薄。另外,1757年左右,英国人汤马士·穆治(英语:Thomas Mudge)发明了叉式擒纵结构,进一步提高了袋表计时的精确度。这期间一直到19世纪,产生了大批钟表生产厂家,为袋表的发展做出了贡献。
title: 手表.
content: 1904年,飞行员阿尔拔图·桑托斯-杜蒙特(英语:Alberto Santos-Dumont)要求他的朋友,法国制表匠路易士·卡地亚(英语:Louis Cartier}}),设计一个他可以在飞行时使用的表。其实在1868年,百达翡丽已经发明了手表,不过当时这种女士的手镯表,只当作首饰。卡地亚创造了桑托斯(英语:Santos)手表,第一只为男士设计而且实用的手表。
title: 石英振荡器.
content: 1921年,华持·加廸(英语:Walter G. Cady)制造第一个石英晶体谐振器。沃伦·马利逊(英语:Warren Marrison J. W. Horton)和JW.霍顿(英语:J. W. Horton)于1927年,在加拿大的贝尔实验室制造首个石英钟。之后几十年,因为由真空管组成的石英钟笨重,它只能设置于实验室中。  1967年瑞士人发表第一款石英表,1969年,精工制作了世界上第一个商业化生产的石英手表──雅士图(英语:Astron)。它的准确性和低生产成本,石英钟表受欢迎。
title: 原子钟.
content: 原子钟比所有计时装置都准确,数万年才会误差几秒钟,所以可以用于校准其他钟表。第一个原子钟于1949年发明,现陈列于史密森尼学会。美国国家标准局(又称国家标准技术研究所(英语:National Institute of Standards and Technology}})的铯原子钟,每年的误差只有300亿分之一秒。

Summary: 千百年来,人类利用各种装置来计时和报时。目前正在使用的六十进制时间系统,追溯至公元前大约2000年的苏美尔。古埃及把一天分为二个部分,每一部分再分为12个小时,并使用大型方尖碑追踪太阳的移动。他们还发明了水钟(英语:water clocks)。 很可能是最初使用水钟的地方,后来在埃及以外的地方也有人使用水钟;古希腊人就经常使用叫作clepsydrae的水钟。约在同一时间,相信商朝已使用泄水型水钟──漏壶;而漏壶可能早在公元前2000年,从美索不达米亚传入。其他古代计时器包括有蜡烛钟──在中国、日本、英格兰,和伊拉克使用;日晷──在印度和西藏,以及欧洲一些地区广泛使用;此外,还有沙漏,运作原理和水钟一样。

Geschichte der Zeitmessgeräte: Die Geschichte der Zeitmessgeräte lässt sich bis zu den Sumerern und Ägyptern zurückverfolgen, die um 3000 v. Chr. Sonnenuhren auf Basis einfacher Schattenstäbe kannten. Der Schattenstab ist seit 2400 v. Chr. auch aus China bekannt. Die Griechen nannten ihn später „Gnomon“.