時計の歴史
中世を通じて、時計の重要な目的は宗教活動のためであった。宗教以外の目的が主で時計が使われたのは、15世紀頃からだった。早い例では1466年、ダブリンの裁判所兼議会(Tholsel)に時計が設置され、公式な時刻が表示されるようになった。これは恐らくこの種の時計の初めてのものであり、針は時刻を表示するためのもの(いわゆる短針)のみが付けられていた。この頃、城に時計塔が備えられる例が多くなっていった。例えば1435年のリード城Leeds castleの時計台があり、この時計の表示盤には磔刑のキリスト、聖母マリア、聖ゲオルギウスの肖像画が描かれていた。
中世の西ヨーロッパの時計塔は鐘撞き時計striking clockであるものも多い。プラハの天文時計は、一説によると1490年に時計職人Jan Růže (別名Hanuš) によって、別の説によると1410年に時計職人カダニのミクラシュと数学者ヤン・シンデルJan Šindelによって作られたものである。毎日12時になると模型人形によるパレードが行われる。1493年、レッジョ・エミリアから来た時計職人ジャン・ライニエリ(Gian Carlo Rainieri)は、ヴェネツィアのサン・マルコ広場に、サン・マルコ時計台St Mark's Clocktowerの頂点に備えられたサン・マルコ時計St Mark's Clockを作っている。1497年、シモーネ・カンパナート (Simone Campanato) は高さ2.6メートルの2体の機械式ブロンズ像が鳴らす仕組みの巨大鐘を造り、その像はDue Mori (「2人のムーア人」)と呼ばれた。
アラームが鳴る時間を使用者が調整できるタイプの機械式目覚し時計の最初は、オスマン帝国の技術者タキ・アルジンTaqi al-Dinによるものである。彼は1559年に書いた本の中でその時計の仕組みを解説しており「この機械式時計の仕組みには数々の最新技術が駆使されている」 (Al-Kawākib al-durriyya fī wadh' al-bankāmat al-dawriyya)と述べている。彼のアラーム時計には輪の中に棒が置かれた形の警報機が備わっており、設定した時間が来るとその棒が動いて鐘が鳴る仕組みである。
その同じ本の中で、タキ・アルジンは機械式天文時計(彼自身は「観測時計」と呼んでいる)についても述べており、天体の動きを分刻みで表現する性能を持っている。この時計はアラビア数学に基づいた設計がなされている。彼はこの時計にさらなる改良を施しており、イスラム天文学Islamic astronomyについての自著 Istanbul observatory of Taqi al-Din (1577–1580) の中で、秒単位にまで改良された旨が書かれている。その説明には「この時計には3つの文字盤Dial (measurement)が使われており、それぞれが時、分、秒を表す」と書かれている。これは16世紀の実用天文学にとって大きな出来事であり、それまでの時計は天体観測の目的には不十分なものだった。さらに彼は時計表示面Clock faceの文字盤を一つに減らす改良を施しており「一つの文字盤で時間、分、秒が表しており、さらに分の表示には5秒毎に刻みが入れてある。」。
タキ・アルジンが「数々の最新技術を駆使した」と呼ぶ最初の天文時計は、ばねが使われていたことも特筆に価する。これも世界初であり、1556年のピーター・ヘンレインPeter Henleinとほぼ同時期である。彼はスプリングを動力とした懐中時計も作っており、これはヘンレインが1524年に作ったのにわずかに遅れている。ただしタキ・アルジンの時計は分単位の表示まで可能である。他にも1702年、分刻みが可能な時計を作ったオスマン帝国の職人Meshur Sheyh Dedeがいる。
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。
近代的な縦長時計longcase clock(英語ではgrandfather clockともいう)は、1670年頃に王冠脱進機anchor escapement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verge escapement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balance wheel用の調整バネbalance spring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。
時計メーカーは、鍵屋Locksmithingや宝石屋jewellerのギルドから生まれた。ただし時計製作を専門として大量に作るメーカーが登場するのはかなり後のことである。フランスで時計作りの中心地だったのはパリとブロワだった。特にヴェルサイユの時計職人ジュリアン・ル・ロワJulien Le Royはケースデザインと装飾で当時のトップだった。ル・ロワ家は5代に渡る時計職人の家であり、同時代の記録には「フランスで一番技術に優れた時計職人であり、恐らくヨーロッパでも一番である」と書かれている。ジュリアンは特殊な周期機構を発明し、時計の精度を向上させた。彼の時計は文字盤を開けると内部の動きが分かるように作られており、彼が製作あるいは監督した時計は3千5百に上る。他社や他の技術者との切磋琢磨によって、時計の正確さはさらに増していった。
フランス革命期の1794年から1795年にかけて、フランス政府は時刻表示を十進化時間とすることを宣告し、1日を10時間に、1時間を100分に分けた。天文学者で数学者のピエール=シモン・ラプラスは、他の多くの人と同様、自分の懐中時計を10進法に変えたことが知られている。テュイルリー宮殿の時計は1801年まで10進法で時間を表示していた。ただし時計を10進法にすることは天文学者にとっては意味があったが、一般市民にはさほどメリットが無かったため、経済的な理由もあり、メートル法程には広まらなかった。
ドイツでは、ニュルンベルクとアウクスブルクが時計生産の中心地となり、とりわけシュヴァルツヴァルトは木製の鳩時計の特産地となった。イギリスも17世紀、18世紀には時計製作の中心地の一つとなった。スイスもユグノーの職人が移り住んできたため時計生産の中心地の一つとなり、19世紀にはスイスの工業は「世界で最も高品質な機械時計が作られている」とまで称されるようになった。ワルシャワのアントニ・パテックAntoni Patekとベルンのアドリアン・フィリップAdrien Philippeのパテック・フィリップは当時の主要な時計メーカーである。
腕時計は1800年頃に、王族や貴族の女性のための美術品として歴史に登場した。1879年には、ドイツのジラール・ペルゴ社が軍用品として2000個の腕時計を製作している。1900年にオメガは腕時計を商品化したが普及することはなかったと言われる。もっとも、1890年代の写真には、腕時計をした軍人が写っている例も多く見つかっている。
1904年、南米のパイロット、アルベルト・サントス・デュモンは、親友のフランスの時計職人のルイ・カルティエLouis Cartierに、懐中時計に代わる、操縦に適した腕時計を依頼した。カルティエの開発したサントス腕時計(Santos wristwatch)のデザインが社交界で評判となり、販売されたことから、紳士用腕時計が普及することになった。。
懐中時計よりも戦闘に有利な腕時計は、第一次世界大戦において将校たちに着目され、さらに(懐中時計は中流階級というイメージがあったため、)下士官兵はもっぱら腕時計を買い求めた。高度な戦略が必要な砲兵や歩兵の将校にとって腕時計は欠かせない存在であった。操縦に適した腕時計は、空中戦に臨むパイロットたちの必需品となった。 そこで軍の請負業者は歩兵やパイロットのために腕時計を一括して大量生産した。第二次世界大戦ではアメリカのパイロットの間ではA-11と呼ばれる腕時計が流行した。それは文字盤が黒地に白字とシンプルで見やすかったためである。
海洋クロノメーターは海上で時刻系を測るための時計であり、大航海celestial navigationで経度を求めるためのものである。18世紀、経度が分からなくなり位置を失った船舶の事故が相次いだため、イギリス議会は1714年に、1日の誤差が3秒以内の時計を作った者に2万ポンドの賞金を出すという経度法を制定した。これに沿った時計を発明したのはヨークシャーの職人ジョン・ハリソンであった。彼は1737年に試作機を完成させ、揺れる海上では使用できないものの、1日数秒の誤差とすることに成功した。ハリソンはこの業績を元に250ポンドの資金援助を受け、途中2つの試作品を披露した後、1759年に直径13センチメートル、重さ1.4キログラムの時計を完成させた。ただし評議会の無理解もあってこの功はなかなか認められず、賞金も半額しかもらえなかった。海洋クロノメーターは基準となる経度の時間(大抵はグリニッジ標準時)を刻み、現地時間の正午と比較して経度を算出することができる。
クロノメーターは携帯用の非常に正確な時間測定器具である。初期の頃、この言葉は海洋クロノメーターと同じ意味であり、いわゆる経度を測定して遠洋航海するためのものだった。最近では、スイスの機関COSCCOSCの認定基準を満たす腕時計を指す。百万以上の「公式認定クロノメーター」が認定されており、とりわけ機械式腕時計型のクロノメーターが毎年COSCの試験をパスし、認定を受け、個々の機械毎にシリアル番号を得ている。COSCによると、クロノメーターには、動かしたり、場所を移したり、温度が変わったりしても狂うことが無いことがまず求められる。この条件をクリアするために、5つの場所、3つの温度条件で試験が行われる。COSCからchronometerの称号が与えられた時計は、動作が保証されている。
石英の結晶が持つ圧電効果は1880年、ジャック・キュリーとピエール・キュリーによって発見された。
石英を使った最初の水晶振動子は、1921年、ウォルター・ケーディWalter Guyton Cadyによって作られた。また、1927年には水晶振動子を用いた最初のクォーツ時計がカナダのベル研究所のワーレン・マリソン(Warren Marrison)とJ. ホートン(J. W. Horton)によって作られた。
その後の数十年で、クォーツ時計は研究レベルで非常に正確なものとなったが、真空管を使った非常に精巧な作りだったため、限られた用途にしか使われなかった。1932年には、週ごとの地球の回転率の微細な変化を測定できるクォーツ時計が開発された。アメリカ国家基準局(National Bureau of Standards, 現在のアメリカ国立標準技術研究所)はこれを標準時間用として採用し、1929年から1960年代までの間、後に原子時計にその座を明け渡すまで使われた。1969年、セイコーは世界で初のクォーツ腕時計アストロンAstron (wristwatch)を製造した。水晶振動子の高性能さと低コストのため、数多くのクォーツ時計が生産されている。
原子時計は現在知られている最も正確な時計である。数千年で1秒と狂うことが無い。そのため、その他の時計や時間計測器具の校正に使われている。1949年に最初に開発された原子時計は、スミソニアン博物館に展示されている。これはアンモニア分子の吸収線を利用して作られたものであった。現在では、もっぱらセシウム原子のスピン角運動量から求められている。それ以外には水素やルビジウムなど、セシウム以外の原子も使われている。ルビジウムを使ったタイプは小さく、電力が少なくて済み、安価でもある。
原子時計の誕生は時計の歴史上画期的なものである。従来の時計は、地球の自転を24時間と定義し、それをいかに正確に計測するかを目的に発展していったのだが、原子時計の精度は地球の自転速度の精度を上回るようになった。そのため1967年、国際単位系 (SI) においては、セシウムの性質を時間基準として採用した。国際単位系では、1秒を「基底状態の 133Cs 原子における2つの電子のスピンエネルギー状態間の遷移に対応する放射が9,192,631,770回繰り返される時間である」と定義している。アメリカ国立標準技術研究所が管理しているセシウム原子時計は、1年で300億分の1秒未満しか狂わない。そのため、正確とはいえない地球の自転速度に時計をあわせる必要が生じ、協定世界時において閏秒を挿入することとなった。
電波時計は原子時計などの基準時計からラジオなどを通じて送られてきた時刻系を元に時間を修正する時計である。普通は単一の情報を元に修正されるが、グローバル・ポジショニング・システム(GPS)など複数の情報を元に修正するものもある。電波時計はヨーロッパでは1980年代後半から広まっている。
2015年3月、東京大学大学院の香取秀俊教授の研究チームが開発した「光格子時計」は160億年で1秒しか狂わない画期的なものである。現在公認上、最も精度の高いセシウム原子を使ったものは、10^15(10の15乗)の精度であり、これは3000万年に1秒程度狂ってしまうのに対し、香取研究室のものは10^18の精度である。極低温にした原子を光の波長以下の微小領域「光格子」に閉じ込めつつ、そのポテンシャルによる共鳴周波数に対する摂動をゼロにするという、相反する条件を満たすことにより成功した。ここまでの精度だと一定不変であるはずの物理定数の時間変化さえ観測可能となる。つまり、宇宙の誕生とされる138億年前にまで遡っても0.8秒しか誤差がないものである。
「とけい」という語の漢字は元々は「時計」では無かったとも言われる。「とけい」の語源には諸説があり、中国の日時計「土圭」とする説、「時計」が「ときけい」から「とけい」に訛ったとする説などがある。用例としても初期には「時計」以外の文字が多く、1491年の相国寺の記録蔭凉軒日録には「秀俊公置斗景計晷」とある。また、1684年の山城国の記録雍州府志には「土圭」の文字で記事があり「自鳴鐘倭俗謂土圭。元自阿蘭陀国来。」との説明がある。この他、時辰儀とも呼ばれた。「時計」の字の初期の用例として、日本国語大辞典第2版は1688年の日本永代蔵「昼夜の枕にひびく時計の細工仕掛置きしに」を挙げている。
日本で最古とされる時計は660年に天智天皇(当時は中大兄皇子)が作らせた水時計であり、漏刻と呼ばれ、遣唐使によりもたらされたものだった。これはサイフォンの原理で複数の水槽をつなぎ、一定速度で水が溜まるように工夫されたものであった。この装置は管の詰まり防止や凍結防止などへの配慮、読み取った時刻の伝達などが必要であり、奈良時代頃には漏刻博士2名と守辰丁20名などで運営されていた。
日本では長い間、水時計が使われ続け、1595年の羅葡日辞書にも「トケイ、ラウコク」の項がある。なお、900年頃に日時計が使われていた記録もある。ただし、時代が下って戦乱の世になると、置時計である漏刻はあまり活用されず、日の出から日の入までを6等分した不定期法が使われるようになり、時計を使う習慣はやや廃れた。(不定期法による時刻管理自体は昔から行われており、延喜式にも記録がある。)
西洋式の機械時計がもたらされたのは1551年にフランシスコ・ザビエルが大内義隆に献上したものが最初とされている。また、1611年7月5日(慶長16年5月25日)には、1581年にハンス・デ・エバロが作製した時計がヌエバ・エスパーニャの副王ドン・ルイス・デ・ベラスコから徳川家康に贈られ、今でも久能山東照宮に保存されている(徳川家康の洋時計)。
西洋では季節によらず、1日を24時間に分けるため、同じ時計が1年を通して使用できる。しかし、日本では室町時代ごろから日昇から日没までの時間を6等分するいわゆる不定期法が使われるようになったため、季節によって「一刻」の長さが変わり、西洋時計をそのまま使うことはできなかった。
17世紀に鎖国が始まってから、戦国時代に伝わった西洋時計の改良が日本独自で行われた。この時計を和時計という。西洋では季節によらず、1日を24時間に分けるため、同じ時計が1年を通して使用できる。しかし、日本では季節によって「一刻」の長さが変わり、このための工夫が必要だった。この他、比較的小型の「枕時計」、4つ足の台の上に置かれた「腰掛時計」などが多く作られた。
なお、一般の家庭に時計があるわけではなかったので、公共機関が櫓で鐘を叩いて時刻を知らせるサービスがあり、時鐘と呼ばれた。時鐘は昼間の時刻のみを知らせるもので、鐘を鳴らす時刻は和時計や香盤時計などで測られた。それらの時計は正確なものではなかったが、複数を用いることで正確を期し、また、晴れの日には日昇時と日没時に補正ができるため、時鐘自体は比較的正確に運営された。
落語の古い演目『湯屋番』の劇中に登場する都都逸にこのようなものがある。
「大きな時計に小さい時計 どうして時間がおんなじだ」
しかし、江戸時代のどの風呂屋にも時計があったとは考えにくく、また「小さい時計」は暗に腕時計を指すものと思われる。明治時代に三遊亭円遊が改変した時に付け加えられたものであろう。
徳川家光の時代、本丸御殿の表と中奥の間には時計を置いた土圭間があった。新番は土圭間に勤番所が置かれたため、当初は土圭間組と呼ばれた。
明治になると鎖国が解かれ、また、時刻もグレゴリオ暦採用に合わせて24時間均等割りに変更されたため、西洋式の時計が再び使われるようになった。当初は輸入に頼り、仕入れた時計は飛ぶように売れた。国産時計は1892年に服部金太郎が作った精工舎で始められ、3年後には輸出も行われるようになった。
クォーツ時計の量産に成功したセイコーをはじめとして日本製時計が世界的に売れたが、プラザ合意・バブル崩壊以降は低価格帯での国際競争力を失ったため、ムーブメントのみ日本製にしたり、高価格帯向けにシフトしたりされるようになっている。
== 脚注 ==
Breasted, James H., "The Beginnings of Time Measurement and the Origins of Our Calendar", in Time and its Mysteries, a series of lectures presented by the James Arthur Foundation, New York University, New York: New York University Press, 1936, pp. 59–96.
Lombardi, Michael A., NIST Time and Frequency Services, NIST Special Publication 432*, revised 2002.
Merriam, John C., "Time and Change in History", Time and Its Mysteries, (see Breasted above), pp. 23–38.
Millikan, Robert A., "Time", Time and Its Mysteries, (see Breasted above) pp. 3–22.
Seidelmann, P. Kenneth, ed., Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac, Sausalito, Calif.: University Science Books, 1992.
Snyder, Wilbert F. and Charles A. Bragaw, "In the Domains of Time and Frequency" (Chapter 8), Achievement in Radio, NIST Special Publication 555*, 1986.
Thompson, David, , New York: Abbeville Press, 2008.