時計の歴史

context: 何千年にもわたって時計は時間を計り、その経過を追うために用いられてきた。現在使われている六十進法の時間単位は紀元前約2000年にシュメールで考えられたものである。1日を12時間2組に分けたのは古代エジプト人で、巨大なオベリスクの影を日時計に見立てたことが起源である。彼らはルクソール近郊にあるアメン=ラーの地(PrecinctofAmun-Re)でおそらく最初に使われたとされる水時計も作っている。水時計は後にエジプト以外でも用いられるようになり、古代ギリシアではこれをクレプシドラの名で呼んでいた。同じころ、古代中国の殷では、水があふれる仕組みを利用した水時計が発明された。この水時計の技術はメソポタミアから紀元前2000年ごろにもたらされたものと考えられている。その他、中国、日本、イギリス、イラクではロウソク時計(candleclock)も使われており、インド、チベット、一部ヨーロッパでは日時計が広く使われていた。砂時計も使われていた。初期の時計は日時計が多く、曇りや夜には使うことができなかった。よく使われたのはグノモン(gnomon)と呼ばれる形のものであったが、あくまで日時計なので、緯度で値が変化した。
qas: question: 今現在我々が使う時間の数え方は何ですか?
answers: text: 六十進法

question: 六十進法の時間単位を考案したのはいつですか?
answers: text: 紀元前約2000年

question: 1日を12時間2組に分けた最初の国はどこですか?
answers: text: エジプト

context: 時計に脱進機(Escapement)(歯車を一定方向に回す装置)を初めて用いたのは8世紀の中国であり、水時計にギアとおもりを組み込んだのは11世紀のイスラム教徒(InventionsinmedievalIslam)であった。脱進機に王冠歯車(vergeescapement)を用いたのは14世紀のヨーロッパで、16世紀にゼンマイ式の懐中時計ができ、18世紀に振り子時計ができるまで長い間使われた。20世紀になると、クオーツ時計、さらには原子時計へと置き換わっていった。クォーツ時計は作るのが簡単で正確なので、腕時計によく使われた。原子時計はこれよりもはるかに正確なので、国際標準時間「国際原子時」をきめるのに使われている。原子時計は協定世界時にも使われている。
qas: question: 脱進機を最初に使ったのはどこですか?
answers: text: 中国

question: 王冠歯車、振り子、脱進機の初登場を時間順に並べたとき、2番目にくるのは何ですか?
answers: text: 王冠歯車

context: 暦が使われたのは最終氷期の狩猟採集社会においてであり、棒や骨などを使って月の位置と満ち欠けを観察したのが始まりだった。先史ヨーロッパを中心にストーンサークルも多く使われており、春分、秋分や夏至、冬至の見極めに用いられた。その代表がストーンヘンジである。ただし、これら巨石文明の時代には文献資料が残されていないため、その役割はあまりよくわかっていない。

多くの古代文明で太陽や月などの天体観測が行われており、それを元に時間、日付、季節が決められていた。現在広く世界で使われている60進法の時間単位は、約4000年前の古代メソポタミア文明、及びエジプトで考えられたものである。時代的には後になるが、60進法はメソアメリカでも使われた。
qas: question: 先史ヨーロッパで季節の変化を見極めるため使われたものは何ですか?
answers: text: ストーンサークル

question: 多くの古代文明で時間、日付、季節を測るためにやった行為は何ですか?
answers: text: 天体観測

question: 60進法の時間単位を考案したと言われる三つの場所で一番最後だと言われているところはどこですか?
answers: text: メソアメリカ

context: 1日の時刻の測定に使われた初めての時計は日時計だった。最も古いタイプの日時計は古代エジプトで作られており、緑色片岩を加工したものだった。紀元前3500年頃に作られたオベリスク(方尖塔)もまた日時計の役割も果たしていた。エジプトでは日中を10に分けていた。オベリスクはそれに合わせて作られており、エジプトの人々は午前と午後を、あるいは季節を読み取ることができた。紀元前1500年頃には日時計の影を作る部分がT字型になり、その形の歪で時刻の補正ができるようになった。

ただし、形をどれだけ工夫しても、日時計は曇りや夜など太陽が見えていない時には使えない。そこでエジプト人は、水時計、砂時計、天体図などを使って時刻を知ろうとした。水時計に関して残っている最も古い文献資料は、紀元前16世紀のアメンエムハト[要曖昧さ回避](Amenemhet)の墓碑銘で、この内容から彼が水時計の一つを発明したと考えられている。いろいろな水時計が考案されており、中には非常に複雑な構造のものもあった。その一つは容器の底に小さな穴が開けられたもので、水面の高さから時間変化を読み取ることができた。有名なのは古代エジプト第18王朝の第2代ファラオ、アメンホテプ1世の墓で見つかったもので、おそらくこれが古代エジプトで初めて作られた水時計である。砂時計も古代エジプトで発明されたものと考えられており、その原理は今のものと同じ、2つの容器を細い管でつないだものであった。水時計と砂時計の大きな違いは、水時計は流れる水の速度が水面が低くなるにつれて次第に遅くなるのに対し、砂時計はほぼ一定速度で砂が落ちることである。この砂時計は逆さにすれば再び時を測ることができるものであった。このほか、星を観察しての時刻測定も行われた。たとえばメルケット(merkhet)と呼ばれる鉛直線を求める装置や、紀元前600年頃になると北極星から南北線を見つける装置を使って、鉛直線や南北線と星との位置関係から時刻を割り出すようになった。
qas: question: 最初の日時計を作ったと言われる国はどこですか?
answers: text: エジプト

question: 最初の日時計はどういう岩石で作られましたか?
answers: text: 緑色片岩

question: 古代エジプトで初めて作られた水時計はどこで発見されましたか?
answers: text: アメンホテプ1世の墓

context: 古代ギリシアでは水時計が使われており、「クレプシドラ」と呼ばれていた。語源は鉄を意味するklepteinと水を意味するhydōrである。プラトンはクレプシドラを応用した目覚し時計を発明している。プラトンの目覚まし時計は、夜に水を注ぎ始めると、朝になって容器から溢れた水の力で銅の球がたらいの上に落ち、音が鳴る、というものであった。彼の創った学校アカデメイアの生徒はこれを合図に起床したという。別の説では、複数の容器がサイフォンの仕組みで繋がれており、最後の容器がいっぱいになると空気が押し出されて笛が鳴る仕組みだったという。ギリシアと新バビロニアでは天体観測による時刻測定も行われていた。
qas: question: 古代ギリシアで使われた水時計の名前は何ですか?
answers: text: 「クレプシドラ」

question: 古代ギリシアで使われた水時計を応用し目覚し時計を発明した人物は誰ですか?
answers: text: プラトン

context: 古代ギリシアの天文学者、キュロスのアンドロニコス(AndronicusofCyrrhus)は、紀元前1世紀、アテネの風の塔と呼ばれる建物に日時計、水時計を設けている。

ギリシアでは昔から、裁判の時間測定に水時計クレプシドラが使われていた。後の古代ローマでもこの時計が使われた。この記録はいくつかの古文献にも記されており、例えばプラトンは著書『テアイテトス』の中で「人々は水の流れに急かされてついつい早口になる」と述べている。また、アプレイウスは『変容』(TheGoldenAss)の中で「法廷の役員は、検察側の証人を呼ぶ時刻になったと大声で叫んだ。演壇に上った老人を私は知らなかった。彼は時計の中の水が空になるまで延々と話し続けた。球体の中の水は、細い管をゆっくりと通りながら、すっかり流れ出てしまったのである。」と描写している。アプレイウスが描写しているのは、数ある水時計の中の1種である。この他、底に小さな穴が空いたタライを水に浮かべ、そのタライが水に沈むまでの時間を測るタイプのものもあった。
qas: question: 古代ギリシアのキュロスのアンドロニコスが日時計と水時計を設置した場所はどこですか?
answers: text: アテネの風の塔

question: 古代ギリシアの裁判の時間測定に使われた時計のタイプは?
answers: text: 水時計

question: 「人々は水の流れに急かされてついつい早口になる」と記述されたのはどの本ですか?
answers: text: 『テアイテトス』

context: クレプシドラは室内でも、夜間でも、曇天でも使える便利なものであったが、正確さには欠けていた。そのためギリシアではこの改良が盛んに試みられた。そのため、日時計の正確さには及ばないものの、紀元前325年頃には大きく改良され、1時間単位でかなり正確に簡単に読み取れるようになった。クレプシドラに共通する欠点は水圧だった。つまり、はじめに水がたくさん入っているときは流速が高くなり、水が減ってくると流速が落ちるのである。この対策が紀元前100年頃からギリシア、ローマを通じて時計職人(horology)の間で研究され始めた。水圧が一定となるように、タンクの形を工夫することが試みられた。この改良により、水時計の正確さは大いに改良され、1時間ごとに鐘が鳴ったり、時計の戸が開いて中から小さな人形が出てきたりするような仕掛けが組み入れられるようになった。このほか、温度が与える影響もばかにならず、水が冷たいと流れ出るのに時間がかかり、時には凍ったりするが、彼らはこれを改良することはできなかった。
qas: question: クレプシドラの欠点は何ですか?
answers: text: 正確さ

question: クレプシドラが正確さにかけていた一番の原因で、改良により大きく改善されたのは何ですか?
answers: text: 水圧

question: クレプシドラの正確さに影響を与える要因として水圧とは異なり、改良できなかった要因は何ですか?
answers: text: 温度

context: ギリシア時代とローマ時代を通じて水時計の技術は大いに上がったが、日時計も使われ続けた。数学者で天文学者のビテュニアのテオドシオスは、緯度の影響を補正する日時計を発明したとされているが、その詳細は伝わっていない。この頃、数学書や文学書の中で、日時計に関して述べられたものがいくつかある。著書『建築について』で知られるローマの建築家ウィトルウィウスは、日時計グノモン(gnomon)の構造について解説をしている。ローマ帝国の初代皇帝アウグストゥスの時代には、「アウグストゥスの日時計」(SolariumAugusti)と呼ばれる巨大グノモンを建設している。これに使われたオベリスクは古代エジプトの都市ヘリオポリスから運ばれたものである。アウグストゥスはカンプス・マルティウスのオベリスクを使って「アウグストゥスの黄道日時計」も作っている。古代ローマの博物学者ガイウス・プリニウス・セクンドゥスの記録によると、ローマに最初の日時計が作られたのは紀元前264年のことであり、シチリア島の都市カターニアからもたらされたものである。ただしこれはシチリアとの緯度の違いを考慮していなかったために当初は不正確であり、後に改良されたと記録されている。
qas: question: ウィトルウィウスの『建築について』の本で構造について解説されている日時計の名称は?
answers: text: グノモン

question: ローマ帝国の初代皇帝アウグストゥス時代の巨大日時計の異名は何ですか?
answers: text: 「アウグストゥスの日時計」

question: ローマで最も古い日時計が製作されたのはいつですか?
answers: text: 紀元前264年

context: 20世紀の中国科学史家ジョゼフ・ニーダムによると、メソポタミアから中国に水時計が伝わったのは、紀元前2000年から紀元前1000年頃の殷の頃である。漢の時代となった紀元前202年、水時計は外流式から、浮きと連動してバーが動く仕組みの内流式へと徐々に置き換わっていった。後漢の科学者張衡は、水時計内の水の流速がタンクの水位で変化するのを改良するため、タンクと水時計の間に予備タンクを設ける工夫をしている。南北朝時代の紀元550年頃にはオーバーフローさせることによって水位が(つまり底の水圧が)一定となるタンクが水時計に利用された。その詳細が後に沈括によって記録されている。隋になった610年頃、耿詢と宇文愷は水時計に初めて棹ばかり(Steelyardbalance)を組み込んだ。ジョゼフ・ニーダムはこれを評して「水時計に棹ばかりを組み込んだことにより、水速を好きなように調整することができるようになった。当時は昼と夜とで時間の刻み間隔を変えていたが、それにも対応できるようになった。オーバーフロータンクも必要なくなった」と語っている。
qas: question: メソポタミアと中国で先に水時計を使い始めたのは?
answers: text: メソポタミア

question: 後漢の科学者張衡が水時計のタンクと水時計の間に予備タンクを設置した理由は何ですか?
answers: text: 水時計内の水の流速がタンクの水位で変化するのを改良するため

question: 中国の水時計に棹ばかりの導入に関して「水速を好きなように調整することができるようになった。」と評した人物は誰ですか?
answers: text: ジョゼフ・ニーダム

context: 紀元前270年から紀元500年の間、ギリシアのクテシビオス、ヘロン、アルキメデスや、ローマの時計学者、天文学者らはより精巧に水時計を改良していった。特に、流速を一定にすること、表示を見やすく華麗にすることに力が入れられた。例えば時間が来ると鐘を鳴らしたり、小窓が開いて人形が出てきたり、針や文字盤が動いたりするものであった。星図と組み合わされたものもあった。

非常に凝った作りの水時計の一つに、アラブ人によるもの(TimelineofMuslimscientistsandengineers)がある。特に、ジャザリーが1206年に作った水時計は当時「他のどのものよりも優れている」と謳われており、彼はこれを「象時計(elephantclock)」と名づけて解説書も作っている。これは1年を通じて使える仕組みになっている。この時計にはタンクが2つ付いており、上のタンクは時刻表示機構とつながれており、下のタンクは圧力調節器につながれている。夜明けに合わせて水のコックを開けると、上のタンクの水が圧力調節器を通して下のタンクに流れ込むので、圧力が常に一定になるようになっている。
qas: question: 水時計が時間が来ると鐘を鳴らすように改良されたのは、紀元前270年から紀元500年の間に行われた水時計の二つの大きな改良点で、対応するものはどれか?
answers: text: 表示を見やすく華麗にすること

question: 1206年に作られた「他のどのものよりも優れている」と言われた水時計は誰が作ったものですか?
answers: text: ジャザリー

question: ジャザリーが1206年に作った他のどのものよりも優れているとも言われた時計の名を英語名で答えてください。
answers: text: elephantclock

context: 火時計とは、何かを燃やして、その燃えた量(もしくは燃え残りの量)を調べることで、火を付けてから経過した時間を計る時計である。

火時計の起源はよくわかっていない。記録としては520年の中国の古詩に書かれたものが知られている。この詩によると、夜間の時刻を知るのに使われていた。日本でも10世紀初頭には火時計が使われていた。

初期の火時計として有名なのは、9世紀イギリスのアルフレッド大王によるものである。この火時計は、72ペニーウエート(約110グラム)のロウを使った6本のロウソクを使ったもので、ロウソクの長さは30センチメートルであり、2.5センチ毎に印がつけられていた。1本のロウソクが燃えきるのに約4時間、2.5センチの印あたり20分であった。火が付けられたろうそくは風で消えないように木枠の箱に入れられた。
qas: question: 何かを燃やして、その燃えた量もしくは燃え残りの量を測って、火を付けてから経過した時間を計る時計はなんですか?
answers: text: 火時計

question: 日本と中国で、記録上火時計を先に使ったのはどこですか?
answers: text: 中国

question: 記録上火時計が中国に現れたのは何年ですか?
answers: text: 520年

context: 当時もっともすぐれていた火時計は、1206年にジャザリーが発明したものである。これには文字盤が付いており、現在と同じような回転接続(Bayonetmount)の仕組みが組み込まれていた。20世紀の科学史家ドナルド・ヒル(DonaldRoutledgeHill)はジャザリーの火時計を解説して「彼のロウソク時計は、芯の周りに蓋がかぶせられているので、溶けたロウが安定して落下する仕組みになっている。余ったロウが取り除かれる仕組みになっているので、時間とともに一定速度でロウソクが軽くなっていく。ロウソクは浅い皿の上に置かれており、その重さが滑車を使って文字盤に伝わり、時を示すようになっている。これほど精巧な火時計は無い」と語っている。

ランプ時計(oil-lampclock)というものもある。燃料油の減り具合で時を見るというものである。燃料油には、煤が少なく品質が安定していることから、主に鯨油が使われた。
qas: question: 1206年、文字盤が付いていて、回転接続の仕組みが組み込まれている火時計を作ったのは誰ですか?
answers: text: ジャザリー

question: 燃料油の減り具合で時を見る時計は何ですか?
answers: text: ランプ時計

question: ランプ時計の燃料として主に使われてるものは何ですか?
answers: text: 鯨油

context: 東洋にはさまざまな装飾が施された香時計があった。6世紀頃の中国で使われており、日本の正倉院には当時のものが残されている。なお、正倉院の香時計には漢字ではなく古代インドの文字デーヴァナーガリーが刻まれている。このことから、20世紀の中国史家エドワード・シェーファー(EdwardH.Schafer)は、これはインドで作られたものであり、仏教行事に使われていたと推定している。香からは大きな炎が上がらないので、ロウソクよりも燃え方が安定しており、火災の危険も小さい。

いろいろなタイプのものがあるが、最も多いのが線香を用いたものである。この線香時計に使われた線香は線香時計専用に調整されたものであった。凝った作りのものも多くあり、例えば一定長さごとにおもりが付けられていて、時間が来るとそのおもりが落ちて銅鑼などを鳴らす仕掛けのものもあった。時計自体にも凝った装飾が施されていた。線香の香りもいろいろなものが使われており、一定時間ごとに香りが変わるものもあった。長時間使える渦巻状のものもあり、寺や家の天井から吊るして使われていた。

日本の芸妓はサービス時間を線香時計で測って料金を計算していた(土地によって「線香代」、「花代」などと呼ばれる)。
qas: question: 香時計が中国で使われたのはいつ頃ですか?
answers: text: 6世紀頃

question: 日本の正倉院の香時計に書き込まれた文字はどの文字ですか?
answers: text: デーヴァナーガリー

question: エドワード・シェーファーによると、日本に残されている香時計はどこで作られたものだと推測されていますか?
answers: text: インド

context: 線香をもっと複雑な紋様に形作ったものも使われた。宗教的な目的に使われたことが多く、その他には集会で使われたり、学者らに使われたりした。そのような線香は、溝が彫られた木や石で香を成型して作られたものである。主として中国で使われたが、日本でも一部で使われたことが知られている。ある時間が来ると特別の香りがするように作られたものもあった。燃え尽きるまでの時間は線香の長さと比例し、12時間ぐらいから1ヵ月ぐらいになるよう調整されていた。

初期には木や石の型が使われていたが、宋の頃には金属の型が使われ始めた。金属だと微細な加工が可能なので、大小さまざまなものや、非常に凝った模様のものも作られた。また、小型のものもよく使われるようになり、贈答品などにも用いられた。これらの紋様線香時計は現代の時計収集家にも珍重されているが、そのほとんどは博物館や寺などが所有している。
qas: question: 香時計で香が燃え尽きるまでの時間に関係するものは何ですか?
answers: text: 線香の長さ

question: 香時計に金属を使い始めたのはいつ頃ですか?
answers: text: 宋の頃

question: 香時計を金属に作り始めてできるようになったのは?
answers: text: 微細な加工

context: 11世紀、宋(王朝)(TechnologyoftheSongDynasty)の天文学者、時計技術者(horologist)、機械技術者の蘇頌(SuSong)は、首都開封に水動力式の天文時計を作った。エンドレスで動かせる時計としては世界初だった。

同じころ、イスラムの天文学者らも精巧な天文時計を作り、モスクや天文台で使用していた。たとえば10世紀、アブドゥル・ラフマーン・スーフィーは天球儀の時間測定に使っている。11世紀のアブー・ライハーン・ビールーニーや、13世紀にムハンマド・イブン・アビー・バクル(MuhammadibnAbiBakr)が作ったのアストロラーベはとりわけ精巧だった。これらの装置は時間測定器であるとともに、カレンダーの役割も果たしていた。
qas: question: 永久に動かせる最初の時計はどこで作られましたか?
answers: text: 宋

question: 永久に動かせる最初の天文時計を作ったのは誰ですか?
answers: text: 蘇頌

context: 1206年にはジャザリーが水力式の天文時計台を作っている。これは動作のプログラムを組み事ができる一種のアナログコンピュータであった。高さは11フィート(3.4m)であり、時間に関するさまざまな指標を表示することができた。たとえば黄道、太陽、月の軌跡なども模型で表示されるようになっていた。季節変動の補正が手動で行えるようになっていた。さらにはきまった時間になると、5つの模型人形が水力で動き、それに合わせて音楽が奏でられるようになっていた。水タンクには浮き、圧力調整機、バルブ、プーリーなどが組み込まれていた。

14世紀にはイブン・シャーティルが天文日時計を作っている。
qas: question: 1206年、ジャザリーが作った天文時計台の動力は?
answers: text: 水力

question: 1206年、ジャザリーが作った水力式の天文時計台の高さは何メートルですか?
answers: text: 3.4m

context: 機械式時計は小型化が進み、15世紀には家庭用の時計が、16世紀になると個人用の時計が作られた。1580年代、イタリアの博学者、ガリレオ・ガリレイは振り子を規則正しく動かす機構を発明した。ガリレオが振り子について研究したのは1582年以前のことであるが、彼は当時、それを時計に応用しようとはしなかった。初めて振り子時計を設計したのは1656年、オランダの科学者クリスティアーン・ホイヘンスだった。最初のものは1日に1分ほど狂うものであったが、後には10秒程度にまで縮められている。

17世紀および18世紀の振り子時計に欠かせない存在なのがイエズス会である。1秒単位で正確な時計が作られており、イタリアの天文学の父ジョヴァンニ・バッティスタ・リッチョーリはこの時計を9人のイエズス会の会員に対して「1日(86,400秒)に87,000回ほど振動している」と解説している。当時の技術を駆使し、ホイヘンスなど同時代の科学者の助力を得て作られている。
qas: question: 家庭用の時計と個人用の時計で先に補給されたのはどっち?
answers: text: 家庭用の時計

question: 振り子時計の設計の根拠となる研究が始めてなされたのは誰ですか?
answers: text: ガリレオ・ガリレイ

question: 最初の振り子時計が作られたのはいつですか?
answers: text: 1656年

context: 近代的な縦長時計(longcaseclock)(英語ではgrandfatherclockともいう)は、1670年頃に王冠脱進機(anchorescapement)機構が発明されたのに始まる。それまでの振り子時計は旧式の縁脱進機(vergeescapement)が使われていたため、振り子の角が100°近くまで広くなければ動作しなかった。そのため、時計を小さくするためには、振り子の長さを短くせざるを得なかった。それに対して王冠機構では、振り子の角度はわずか4°–6°あれば十分であり、振り子の長さを長く、周期を短くすることができる。このため、小さな動力で動かすことが可能となり、摩擦や摩滅の影響が小さくなり、以前のものよりも時刻のずれが小さくなった。当時もっともよく使われていたのが長さ1メートルほどの振り子であり、片道1秒で動くものであった。この仕組みから、時計は必然的に細長く、そのほとんどが振り子が動くスペースで占められる形となった。

振り子時計が生まれてから18年後の1675年、ホイヘンスは、イギリスの自然哲学者ロバート・フックが発明した板バネを改良してヒゲぜんまいを発明し、懐中時計の振子輪(balancewheel)用の調整バネ(balancespring)として利用した。これにより、懐中時計は非常に正確になり、今まで1日に数時間狂っていたところを10分程度にまで縮めることに成功した。
qas: question: 王冠機構での振り子時計の振り子に必要な角度は?
answers: text: 4°–6°

question: ヒゲぜんまいが懐中時計の振子輪用の調整バネ使われ始めたのはいつですか?
answers: text: 1675年

question: ヒゲぜんまいが懐中時計に入れ込まれた後の懐中時計に1日に発生する誤差は?
answers: text: 10分程度