計時設備的歷史

photograph of an old sandglass
一個海洋砂輪。它與滴漏，如今，經常象徵性地用來表示時間的概念。

歷史計時設備可以追溯到何時古代文明首先觀察到天文機構當他們穿過天空時。通過一系列新的發明，設備和保留時間的方法逐漸改善連續的過程，例如液體流動水時鐘，到機械時鐘，最終重複，振盪過程，例如鞦韆擺。所有現代時計都使用振蕩的計時器。

聖迪亞族和水時鐘首先使用古埃及從公元前1500年開始，然後巴比倫人， 這希臘人和中國人.香的時鐘到6世紀在中國使用。在中世紀時期，伊斯蘭水時鐘在14世紀中葉之前一直無與倫比。這滴漏，在歐洲發明，是衡量海上時間的少數可靠方法之一。

在中世紀的歐洲，在發明鈴聲警報發明後開發了純機械時鐘，用於發出正確的時間修道院鈴鐺。由重量驅動的機械時鐘由A的作用控制邊緣和方側是歐洲和伊斯蘭科學早期思想的綜合。機械時鐘是一個重大突破，由亨利·德·維克（Henry de Vick）設計和建造。c.1360，在接下來的300年中建立了基本時鐘設計。添加了較小的發展，例如電源在15世紀初期，這是第一次建造小鍾。

從17世紀開始的下一個鐘錶建築的下一個重大改進是，發現時鐘可以由諧波振盪器.萊昂納多·達芬奇製作了最早的已知圖紙擺在1493 - 1494年和1582年伽利略·伽利雷已經調查了鐘擺的常規揮桿，發現頻率僅取決於長度，而不是體重。這擺鐘，由荷蘭Polymath設計和建造克里斯蒂亞·惠文斯（Christiaan Huygens）在1656年，比其他機械計時員要準確得多，以至於很少有邊緣和方面的機制倖存下來。在此期間，定時管理的其他創新包括打擊時鐘的發明，重複時鐘和逃脫的逃脫.

擺鐘早期的錯誤因素包括溫度變化，這是英國鐘錶製造商在18世紀解決的問題約翰·哈里森和喬治·格雷厄姆。跟隨1707年的錫利海軍災難，之後，政府提供了獎對於任何能夠發現經度的方法的人，哈里森建立了一系列準確的時計，介紹了該術語天文鐘。1840年發明的電時鐘被用來控制最準確的擺鐘，直到1940年代石英計時器成為時間和頻率精確度量的基礎。

這手錶，在該期間被認為是有價值的軍事工具布爾戰爭在第一次世界大戰後流行，在包括非磁性，電池驅動和太陽能的各種變體中，與石英，晶體管和塑料零件都引入了。智能手機和智能手錶已成為21世紀最普遍的計時設備。

當今實際使用中最準確的計時設備是原子鐘，這可以準確地每年數十億分之一，並用於校准其他時鐘和計時儀器。

連續計時設備

photograph of Stonehenge at sunrise
太陽升起巨石陣在英格蘭南部六月冬至

觀察到古代文明天文機構，通常是太陽和月亮，確定時間。[1]根據歷史學家埃里克·布魯頓（Eric Bruton）的說法巨石陣可能是石器時代等效於天文天文台，用於季節性和年度活動，例如春分或者求解.[2]作為巨石文明沒有記錄的歷史，對他們的計時方法知之甚少。[3]

中美洲人修改了他們的平常守夜（基本20）處理系統日曆生產360天。[4]原住民澳大利亞人很好地了解天空中物體的運動，並利用他們的知識構造日曆和援助導航；大多數原住民文化的季節是全年自然變化（包括天體事件）的明確定義和確定的季節。月相被用來標記較短的時間；這Yaraldi的南澳大利亞作為少數記錄的人之一，可以在一天中測量時間，使用太陽的位置將其分為七個部分。[5]

13世紀之前的所有計時員都依靠使用不斷移動的方法。沒有早期的方法以穩定的速度改變時間。[6]通過一系列新的發明和想法，設備和保留時間的方法不斷改善。[7]

影子鐘和日光

image of an Ancient Egyptian sundial (an engraved a semicircular-shaped rock
一個古埃及人晷（Rijksmuseum van Oudheden）

用於測量太陽位置的第一個設備是陰影時鐘，後來發展成晷.[8][注1]在所有已知的聖迪亞人中，最古老的歷史可以追溯到c.1500BC（在19王朝），在國王谷2013年。[9][10]方尖碑可以指示是早晨還是下午，以及夏天和冬至.[11]開發了一種陰影時鐘c.500BC的形狀類似於彎曲T方。它通過其橫梁鑄造的陰影測量了時間的流逝，並在早晨向東定向，並在中午轉身，因此它可以朝相反的方向投射。[12]

聖經中提到了一個日d2國王20：9–11，什麼時候希西家，國王猶太人在公元前8世紀，被記錄為先知治愈以賽亞並要求一個跡象表明他會康復：[13]

以賽亞說，這個跡象使你對主的徵兆，主會做他所說的事情：陰影要向前十二度，還是回去十度？希西家回答說，陰影下降十度是一件輕鬆的事情：不，但是讓陰影向後返回十度。先知以賽亞向主哭了：他把陰影倒退了十個度，在亞哈斯的錶盤上掉下來了。

一個粘土平板電腦來自巴比倫晚期時期描述了一年中不同時間的陰影長度。[14]這巴比倫作家貝羅索斯（佛羅里達州公元前3世紀）由希臘人發明了從石頭上挖出的半球形聖泥；陰影的路徑分為12個部分，以標記時間。[15]希臘聖迪亞爾演變成高度成熟的人 - 托勒密分析，以公元2世紀的形式寫三角學從數據和地理的數據中得出太陽的位置緯度.[16][筆記2]羅馬人從希臘人那裡借了聖迪亞爾的想法。[19]軍事指揮官普林尼長者記錄說，羅馬的第一個聖迪亞爾於公元前264年到達，從公元前264年到達卡塔尼亞在西西里島;據他說，它給了一個世紀的不正確時間，直到使用了適合羅馬緯度的標記和角度。[20]

根據德國天文學的歷史學家恩斯特Zinner，在13世紀開發了聖迪亞爾，其尺度表現出相等的時間。第一個基於極性時間出現在德國c.1400;另一種理論提出，極性時間的大馬士革日常測量可以追溯到1372年。[21]歐洲關於聖迪亞爾設計的論文c.1500.[22]

埃及的一種確定夜晚時間至少在公元前600年使用的方法是一種類型鉛垂線稱為默克。南北子午線是使用兩個與之對齊的Merkhet創建的北極星， 北部極星。時間是通過觀察特定恆星越過子午線時確定的。[23]

水時鐘

Photograph of Egyptian water clock
一個石灰石埃及人水時鐘，285–246 BC（芝加哥東方研究所）

clepsydra的最古老的描述，或水時鐘，是從早期的墳墓銘文中第18王朝（c.1500BC）埃及法院官員名叫Amenemhet，被確定為其發明者。[24]假定銘文上描述的對像是一個帶有標記的碗來表示時間。[25]在墳墓中發現了最古老的倖存水時鐘法老Amenhotep III（c.公元前1417年至1379年。[26]沒有公認的例子，存在著古老的流水鐘美索不達米亞，但書面參考已倖存下來。[14]

引入水時鐘到達中國，也許是從美索不達米亞出發的，早在公元前第二千年中發生商朝，並於公元前1千年。公元約550年，Yin Gui是中國第一個寫溢流或恆定坦克的人。大約610，兩個隋發明家Geng Xun和Yuwen Kai創建了一平衡Clepsydra，並具有標準位置Steelyard Balance.[27]在721數學家yi xing和政府官員Liang Lingzan調節駕駛水的力量天文鐘，將電源分為單位衝動，使行星和恆星的運動可以重複。[28]在976年，宋天文學家張·薩南解決了在寒冷的天氣中凍結水中的水問題，當時他用液體代替水汞.[29]Polymath建造了水力的天文鐘塔蘇歌在1088年，[30]它具有第一個已知的無盡電力傳輸鏈驅動.[31]

photograph of the Tower of the Winds
這tower在雅典（公元前1世紀）

這希臘哲學家anaxagoras和empedocles兩者都提到用來執行時間限製或測量時間傳遞的水時鐘。[32][33]這雅典哲學家柏拉圖應該發明了鬧鐘使用的帶領球大聲地擠在一個銅拼盤喚醒他的學生。[34]

大多數clepsydrae的一個問題是由於流體壓力的變化而導致水流的變化，這是從公元前100 bc的水容器中賦予圓錐形形狀的。當包括鑼和移動機制等創新時，它們變得更加複雜。[30]有證據表明公元前1世紀tower在雅典，曾經有八個日d，一個水時鐘和一個風葉。[35]在希臘的傳統中，使用了lepsydrae法庭，後來採用的做法古羅馬人.[36]

第一個齒輪時鐘，由11世紀發明阿拉伯工程師Ibn Khalaf al-Muradi在伊斯蘭伊比利亞，是使用分段和epicyclic齒輪。伊斯蘭水時鐘，使用了複雜的齒輪火車並包括自動機直到14世紀中葉，他們的成熟程度一直沒有任何關係。[37][38]開發了液體驅動的機制（使用重浮子和恆定頭系統），使水時鐘能夠以較慢的速度工作。[38]

12世紀Jayrun水時鐘在Umayyad清真寺大馬士革是由穆罕默德·薩阿蒂（Muhammad al-Sa'ati）建造的，後來由他的兒子描述Ridwan ibn al-sa'ati在他的關於時鐘的構建及其使用（1203）。[39]Al-Jazari在1206年撰寫的《機器論》中描述了一個複雜的水力天文鐘。[40]這個城堡時鐘大約11米（36英尺），包括十二生肖以及太陽和月球路徑，以及在小時打開的門，以揭示模特.[41]1235年，一個水電時鐘，“宣布了指定的祈禱小時白天和夜晚的時間都站在Mustansiriya Madrasah在巴格達.[42]

中國香

photograph of an old Chinese incense clock
一個香時;通過沿預先測量的路徑燃燒的粉末燃燒來測量時間

香的時鐘最初在6世紀左右在中國使用[43]主要是出於宗教目的，也用於社交聚會或學者。[44][45]由於他們經常使用Devanagari角色，美國人漢學家愛德華·H·沙弗推測印度發明了香的。[46]隨著香氣均勻燃燒，沒有火焰，時鐘是安全的室內使用。[47]要標記不同的小時，有不同的香氣美味（由不同的食譜製成）。[48]

這熏香使用的可能是筆直的或螺旋的；螺旋形的旨在長時間使用，通常從房屋和寺廟的屋頂上懸掛。[49]有些時鐘被設計為偶數降低重量。[44]

香密封鐘的磁盤上刻有一個或多個凹槽，放置了香。[50]香的長度與密封的大小直接相關，是確定時鐘持續時間的主要因素。為了燃燒12小時，已經估計了約20米（66英尺）的香氣。[51]金屬磁盤的逐漸引入，最有可能從歌曲王朝開始，使工匠更容易地創建不同尺寸的密封，設計和裝飾它們的美觀，並改變凹槽的路徑，以使日子的變化變化。在這一年。隨著較小的密封量，香氣密封鐘越來越受歡迎，經常被作為禮物。[52]

星形棒

photograph of astrolabe with gear calendar (obverse)
photograph of an astrolabe with a geared calendar
（剩下）al-bīrūnī11世紀的齒輪棒球標的描述；（（正確的） 這星棒在製作c.1221天文學家al -farisi（牛津科學博物館的歷史）

精緻的計時星形棒帶有齒輪機制在波斯製造。示例包括由Polymath構建的AbūRayhānBīrūnī在11世紀和天文學家穆罕默德·伊本·阿比·巴克爾（Muhammad ibn Abi Bakr al -Farisi）在c.1221。[53][54]一個黃銅和銀Astrolabe（也充當日曆）伊斯法罕Al -Farisi是最早的倖存機器，其齒輪仍然完好無損。星棒背面的開口描繪了月相並給月球的年齡；在黃道鱗片中，有兩個同心環，顯示了太陽和月亮的相對位置。[55]

穆斯林天文學家構建了各種高度準確的天文鐘，用於清真寺和天文台，[56]例如14世紀初期Ibn al-Shatir的Astrolabic Clock。[57]

蠟燭鐘和沙漏

最早提及蠟燭時鐘在一個中國詩，用520撰寫的Jianfu，他寫了畢業蠟燭是確定晚上時間的一種手段。直到10世紀初，日本都使用了類似的蠟燭。[58]

蠟燭時鐘的發明歸因於盎格魯撒克遜人至阿爾弗雷德大帝，國王Wessex（r。871-889），使用六個蠟燭，分別為1英寸（25毫米），每個蠟燭由12個蠟燭製成輕量級蠟的含量為12厘米（4.7英寸），厚度均勻。[59]

A detail from the 14th century painting Temperance by Ambrogio Lorenzetti
來自洛倫澤蒂好政府寓言（c.1338）

12世紀的穆斯林發明家al-Jazari在他的書中描述了四種不同的蠟燭鐘的設計巧妙的機械設備知識書.[60][61]他所謂的“抄寫器”蠟燭時鐘是發明的，以標誌著14個小時相等的過去：一種精確的工程機制導致特定維度的蠟燭緩慢向上推，這導致指示器沿刻度移動。每小時，一個小球從一隻鳥的喙中浮現出來。[60]

這滴漏是衡量海上時間的少數可靠方法之一，並且據推測它已在11世紀的董事會上使用，當時它將補充它羅盤作為導航的幫助。最早的明確證據證明了一條沙漏，出現在畫中好政府寓言，由意大利藝術家Ambrogio Lorenzetti，從1338年開始。[62]

這葡萄牙語航海家費迪南德·麥哲倫（Ferdinand Magellan）1522年，每艘船在全球範圍內使用18艘沙漏。[63]儘管在中國使用，但沙漏的歷史未知，[64]但似乎沒有在16世紀中葉之前使用過[65]由於沙漏意味著使用玻璃吹打，然後是完全歐洲和西方的藝術。[66]

從15世紀開始，在海上，教堂，工業和烹飪中使用了各種各樣的沙漏；它們是第一個可靠，可重複使用的，合理準確且易於構建的時間計量設備。沙漏具有像徵意義，例如死亡，節制，機會，父親時間，通常表示為鬍鬚，老人。[67]

時間守時員早期振盪設備的歷史

英語單詞鐘首先出現在中古英語作為clok，cloke， 或者clokke。這個詞的起源是不確定的。這可能是藉來的法語或者荷蘭，也許可以追溯到後古典拉丁clocca（'鐘'）。7世紀愛爾蘭和9世紀日耳曼記錄的來源鐘意思是“鐘”。[68]

猶太教，基督教和伊斯蘭教都待了祈禱，儘管只有一個單獨的基督徒可以在白天和黑夜的特定時間參加祈禱 - 歷史學家喬·埃倫·巴內特（Jo Ellen Barnett”。[69]敲響的警報警告僧值班修道院鐘。他的警報是一個計時器，它使用一種逃脫形式敲響了小鈴鐺。該機制是機械時鐘中發現的逃逸裝置的先驅。[70][71]

13世紀

medieval illustration of a water clock
水時鐘（代表巴黎皇家法院的時鐘，c.1250）

提高沙漏和水時鐘準確性的首次創新是在10世紀進行的，當時嘗試使用使用摩擦或重力力。[72]最早對由懸掛重量驅動的時鐘的描述是聖路易斯聖經， 一個照明的手稿這表明時鐘被起作在車輪上的水變慢。該插圖似乎表明，體重驅動的時鐘是在西歐發明的。[73]一篇論文羅伯圖斯英語1271年，中世紀的工匠試圖在此期間設計一個純粹的機械時鐘（即僅由重力驅動）。[74]這樣的時鐘是源自歐洲和伊斯蘭科學的早期思想的綜合，例如齒輪系統，重量驅動器和引人注目的機制。[75]

1250年，藝術家Villard de Honnecourt說明了一個設備，這是邁向開發的一步逃脫.[76]逃脫的另一個先驅是horologia nocturna，使用了早期的邊緣機制操作一個連續敲響的門環。[77]重量驅動的時鐘可能是西歐的一項發明，因為時鐘的圖片顯示了一個重量拉動軸，其運動被緩慢釋放水的孔系統減速。[78]1271年，英國天文學家羅伯圖斯英國人寫道，他的同時代人正在開發一種機械時鐘的形式。[79][注3]

14世紀

modern photograph of Salisbury Cathedral's medieval clock
一個細節索爾茲伯里大教堂時鐘，顯示邊緣和方側

邊緣和方面逃脫的發明c.1275[81]是時鐘歷史上最重要的發明之一[82]和技術歷史.[83]這是第一種監管機構在鐘錶.[6]邊緣或垂直軸被迫通過重量驅動的皇冠輪旋轉，但被遺體自由旋轉。無法自由振動的方側來回擺動，這使車輪一次旋轉一顆牙齒。[83][84]儘管Verge和Foliot是對以前的計時員的進步，但不可能避免由應用力的變化引起的節拍波動 - 最早的機械時鐘是使用日dial級定期重置的。[85][86]

大約在逃脫的發明的同時，佛羅倫薩詩人但丁·阿利吉爾（Dante Alighieri）使用的時鐘圖像描繪了祝福在天堂，第三部分神聖喜劇，寫於14世紀初期。這可能是機械時鐘的第一個已知文學描述。[87]從1314年開始就提到了房屋時鐘；到1325年，可以假定機械時鐘的發展已經發生。[88]

建造了大型機械時鐘，該時鐘安裝在塔中，以直接敲響鈴鐺。這諾里奇大教堂的塔鐘（建c.1321 - 1325）是最早的鐘錶。時鐘尚未倖存。[89]已知在小時定期敲擊的第一個時鐘，有一個有邊緣和方面機制的時鐘，記錄在米蘭1336年。[90]到1341年，由重量驅動的時鐘足夠熟悉，可以適應穀物磨坊，[91]到1344年倫敦的時鐘老聖保羅大教堂被一個逃脫的人所取代。[92]該方面首先是由Dondi在1364年插圖的[93]並由法院歷史學家提到讓·弗羅薩特（Jean Froissart）1369年。[94]

中世紀期間最著名的計時設備的例子是鍾表製造商亨利·德·維克（Henry de Vick）在c.1360，[82][95]據說每天多達兩個小時。在接下來的300年中，根據De Vick時鐘的原理，實質上的所有改進基本上都是發展。[96]在1348年至1364年之間Giovanni Dondi Dell'orologio，兒子Jacopo Dondi，建造一個複合體天文學在佛羅倫薩。[97][注4]

在14世紀，醒目的時鐘在公共場所的頻率越來越高，首先在意大利，稍後在法國和英格蘭（1371年和1380年之間），在70多個歐洲引用中引入了公共時鐘。[99]索爾茲伯里大教堂時鐘，可追溯到1386年，是世界上最古老的工作時鐘之一，可能是最古老的鐘。它仍然具有大部分原始部分。[100][注5]這井大教堂，建於1392年，它的獨特之處在於它仍然具有其原始的中世紀面孔。時鐘上方是敲響鐘聲的數字，以及一組騎騎士，每15分鐘圍繞軌道旋轉。[101][注6]

後來的發展

Drawing by Leonardo da Vinci of a clock fusee
Fusee For Clocks（Leonardo da Vinci）靜態和力學論文'

發明電源在15世紀初期 - 首次用於鎖和用於flintlocks在槍支中 - 首次允許建造小鍾。[103]需要穩步控制存儲能量的釋放的逃生機制，導致了兩個設備的開發，即堆疊（儘管在15世紀發明了，但可以記錄在c.1535）和Fusee，最初起源於中世紀武器，例如弩.[103]在最早存活的彈簧驅動時鐘中有一個機場，室時鐘菲利普好在c.1430。[103]萊昂納多·達芬奇，他在1493 - 1494年製作了最早的鐘擺圖紙[104]說明了一個定局c.1500年，是盤繞的春季首次出現後的四分之一世紀。[105]

photograph of an early watch built by Henlein
所謂的“ Henlein Watch”

鐘塔進西歐在中世紀，時間打動了時間。早期鐘錶顯示了幾個小時；在1475手稿中提到了帶有分鐘錶盤的時鐘。[106]在16世紀，計時員變得更加精緻和精緻，因此到1577年，丹麥天文學家Tycho Brahe能夠獲得在幾秒鐘內測量的四個時鐘中的第一個[107]在紐倫堡，德國鐘錶製造商彼得·亨萊因因製作認為是最早的例子而獲得的報酬手錶，在1524年製造。[108]到1500年，在時鐘中使用方面的使用開始下降。[109]倖存最古老的彈簧驅動時鐘是波西米亞人雅各布·澤克（Jacob Zech）製造的設備[CS]1525年。[105][110]第一個建議隨時隨地旅行以確定經度，1530年是荷蘭儀器製造商傑瑪·弗里西烏斯（Gemma Frisius）。時鐘將設置為已知經度的起點的本地時間，並且可以通過將其本地時間與時鐘時間進行比較來確定其他位置的經度。[111][112]

這奧斯曼帝國工程師Taqi ad-din描述了一個以邊緣和福利的逃脫，醒目的齒輪，警報器和月球階段的代表，描述了一個重量驅動的時鐘機械時鍾建造的最亮星星（Al-Kawākib al-durriyya fī wadh' al-bankāmat al-dawriyya），寫於1556年左右。[113]耶穌會傳教士將第一個歐洲時鐘帶到中國作為禮物。[114]

意大利人多層伽利略·伽利雷被認為首先意識到擺錘在觀看懸掛燈的運動後可以用作準確的計時員比薩大教堂.[115]1582年，他調查了擺，發現這僅取決於其長度。伽利略從未根據他的發現建造一個時鐘，但是在他去世之前，他決定了向兒子建造擺錘時鐘的指示Vincenzo.[116]

精確計時的時代

擺時鐘

第一個準確的計時員取決於稱為現象諧波運動，其中恢復作用在物體上的恢復力移開了平衡位置（例如擺或延長的彈簧）都可以將物體返回到該位置，並導致它擺動.[117]諧波振盪器可以用作準確的計時員，因為振盪週期不取決於運動的幅度，因此始終需要相同的時間來完成一個振盪。[118]諧波振盪器的時期完全是依賴關於振盪系統的物理特徵，而不是起始條件或振幅.[119]

illustration of Huygens' clock mechanism
illustration of Huygens' clock
Portrait of Huygens
（左和中心） 首先擺鐘，發明克里斯蒂亞·惠文斯（Christiaan Huygens）在1656年。他的發明提高了時鐘的準確性超過60倍。（（正確的）NetscherHuygens的肖像（1671）。

時鐘控制的時期諧波振盪器是計時上最有生產力的時代。[96][注7]這種類型的第一個發明是擺鐘這是由荷蘭多鼠設計和建造的克里斯蒂亞·惠文斯（Christiaan Huygens）在1656年。早期版本每天不到一分鐘，後來只有10秒鐘的時間，其時間非常準確。在擺錘時鐘使精度的提高使精度的增加後，表現出幾分鐘和幾秒鐘變得普遍。Brahe使用了幾分鐘和秒的時鐘來觀察出色的位置。[106]擺時鐘的表現優於所有其他機械計時員，以至於通常會用擺板進行改造，這是可以毫不費力地完成的任務[121] - 因此，很少有邊緣逃生設備以其原始形式倖存。[122]

第一個擺時鐘使用了邊緣逃逸，需要大約100°的寬橫向波動，因此具有短的淺擺。[123]發明錨固機制後，揮桿降低至6°左右，從而可以使用較長，較重的擺動，而較慢的節拍的變化較小，因為它們更接近簡單的簡單諧波運動，需要更少的摩擦和磨損，並造成較小的摩擦和磨損。[124]第一個已知的錨逃逸時鐘是由英國鐘錶製造商威廉·克萊門特（William Clement）於1671年建造的[125]現在在倫敦科學博物館.[126]錨逃生起源於胡克，儘管有人認為它是由克萊門特（Clement）發明的，[127]或英語鐘錶製造商約瑟夫·納布布.[126]

這耶穌會士在17世紀和18世紀，對擺鐘的發展做出了重大貢獻，他們對精度的重要性非常敏銳地欣賞。[128]例如，在測量精確的一秒鐘的擺時，例如意大利天文學家父親Giovanni Battista Riccioli說服了九個耶穌會士“一天中算出近87,000個振盪”。[129]他們在傳播和測試這一時期的科學思想方面發揮了至關重要的作用，並與Huygens及其同時代人合作。[130]

detail of the face of an 18th-century equation clock
臉上的細節方程時鐘由製成費迪南德·伯特德（Ferdinand Berthoud），c.1752年（大都會藝術博物館）

Huygens首先使用時鐘來計算時間方程（明顯的太陽時間和時鐘給出的時間之間的差異），在1665年發布其結果。該關係使天文學家能夠使用星星來衡量恆星時間，這提供了設置時鐘的準確方法。時間方程式刻在日d上，以便可以使用太陽設置時鐘。1720年，約瑟夫·威廉姆森（Joseph Williamson）聲稱發明了顯示太陽時間的時鐘，配有一個凸輪和差速器，以便時鐘錶示真正的太陽時間。[131][132][133]

在此期間，定時管理的其他創新包括發明架子和蝸牛醒目的機制對於英語的醒目時鐘麥克勞斯愛德華·巴洛（Edward Barlow），由Barlow或丹尼爾·夸克（Daniel Quare），倫敦時鐘製造商，1676年重複時鐘察覺小時或分鐘的數量，[134]和逃脫的逃脫，由天文學家在1675年左右發明理查德·湯利（Richard Towneley）.[135]

巴黎和布洛伊斯是法國鐘錶的早期中心，以及法國鐘錶製造商朱利安·勒·羅伊（Julien Le Roy），鐘錶凡爾賽是案例設計和裝飾鐘的領導者。[136]勒羅伊（Le Roy）屬於第五代鐘錶製造商，並被他的同時代人描述為“法國最熟練的鐘錶製造商，可能是歐洲”。他發明了一種特殊的重複機制，提高了時鐘和手錶的精度，這是一張可以張開的面孔以查看內部發條，並在他的職業生涯近五十年的職業生涯中製造或監督了3500多輛手錶，以1759年的去世結束。他的發現引起的競爭和科學競爭進一步鼓勵了研究人員尋求更準確地測量時間的新方法。[137]

portrait of John Harrison
雕刻的約翰·哈里森-與他的烤架擺在背景中顯示（1768），倫敦科學博物館

早期擺時時鐘中的任何固有誤差都比溫度變化等因素引起的其他誤差小。[138]1729年，約克郡木匠和自學成才的鐘錶製造商約翰·哈里森發明了烤架擺，它使用至少三種不同長度的金屬，擴展特性，連接以在周圍環境加熱或冷卻時，以維持擺的整體長度。[139]1781年鐘錶製造商喬治·格雷厄姆補償溫度變化鐵擺板使用由玻璃罐製成的鮑勃，一種液態金屬室內溫度擴展比玻璃快。這項創新的更準確版本包含稀薄的鐵罐中的汞，使它們更快。當將汞含有在桿本身中時，這種類型的溫度補償擺會進一步改善，這使兩種金屬可以更緊密地耦合。[140]1895年，發明Invar， 一個合金用鐵和鎳這很少擴大，很大程度上消除了旨在補償溫度變化的早期發明的需求。[141]

在1794年至1795年之間法國革命，法國政府要求使用十進制時間，每天分為10小時100分鐘。一個時鐘宮殿長達十進制至1801年。[142]

海洋天文鐘

之後1707年的錫利海軍災難，在這四艘船因航行錯誤而破壞了，英國政府提供了獎對於當今的20,000英鎊，相當於數百萬英鎊，對於任何可以在赤道以北的緯度範圍內確定50公里（31英里）以內的人。[143]如果導航員可以指出每天損失或增加少於六秒鐘的時鐘，則可以確定海上船的位置為100公里（62英里）。[144]提案是由新創建的經度委員會.[145]在眾多試圖聲稱該獎項的人中約克郡鐘錶製造商傑里米·塔克（Jeremy Thacker），誰首先使用該術語天文鐘在一個小冊子出版於1714年。[146]Huygens建造了第一個海洋鐘，旨在保持在移動船上的水平，但如果船突然移動，這停止了工作。[146]

photograph of the H4 chronometer
哈里森的H4天文鐘

1715年，哈里森（Harrison）使用他的木工技巧來建造木製八天的時鐘。[147]他的時鐘進行了創新，其中包括使用木製零件來消除額外的潤滑（和清潔），滾筒以減少摩擦的需求，一種新的逃脫，以及使用兩種不同的金屬來減少溫度變化引起的膨脹問題。[148]他前往倫敦尋求經度董事會的援助，以製作海上時鐘。他被派往格雷厄姆（Graham），格雷厄姆（Graham）協助哈里森（Harrison）安排為他的工作籌集資金來製作時鐘。30年後，他的設備（現在被命名為“ H1”）建造，並在1736年在海上進行了測試。然後，哈里森（Harrison）繼續設計並製作了另外兩個海鐘，“ H2”（在1739年左右完成）和“ H3”，兩者都在1755年準備就緒。[149][150]

哈里森製作了兩張手錶，“ H4”和“ H5”。埃里克·布魯頓（Eric Bruton），在他的書中時鐘和手錶的歷史，將H4描述為“可能是有史以來最傑出的計時員”。[151]在1761 - 1762年冬季完成海上試驗後，發現它的準確性是哈里森獲得經度獎所需的三倍。[152][153]

電鐘

photograph of an early electromagnetic clock
之一亞歷山大·貝恩從1840年代開始的早期電磁鐘

1815年，多產的英國發明家弗朗西斯·羅納德斯（Francis Ronalds）產生了電時鐘， 這靜電鐘。它由幹樁，帶有高壓電池壽命非常長但是其電性能的缺點因空氣溫度和濕度。他試驗了調節電力的方法，並且改進的設備被證明更可靠。[154]

1840年，蘇格蘭時鐘和儀器製造商亞歷山大·貝恩，首先使用電力來維持擺時鐘的運動，因此可以通過電時鐘的發明來歸功於。[155]1841年1月11日，貝恩（Bain）和計時者製造商約翰·巴韋（John Barwise）專利描述一個帶有一個時鐘電磁擺。英國科學家查爾斯·惠斯通貝恩（Bain）在倫敦遇到了他的電動時鐘想法，並於1840年11月製作了自己的時鐘版本，但貝恩（Bain）贏得了一場法律鬥爭，以確立自己的發明者。[156][157]

1857年，法國人物理學家Jules Lissajous展示瞭如何電流可以用來振動音叉無限期，可能是第一個使用本發明作為準確測量頻率的方法的人。[158]這壓電晶體的特性石英是由法國物理學家兄弟發現的雅克和皮埃爾·庫裡（Pierre Curie）1880年。[159]

最精確的擺時鐘是電控制的。[160]這Shortt – Synchronome時鐘，一個於1921年設計的電動擺鐘，是第一個比地球本身更準確的計時器的時鐘。[161]

一系列創新和發現導致了現代石英計時器的發明。這真空管振盪器於1912年發明。[162]首先使用電氣振盪器來維持英國物理學家的調整叉運動威廉·埃克爾斯（William Eccles）1919年；[163]他的成就消除了與機械設備相關的大部分阻尼，並最大程度地提高了振動頻率的穩定性。[163]第一個石英晶體振盪器是由美國工程師建造的Walter G. Cady1921年，1927年10月第一個石英鐘由約瑟夫·霍頓（Joseph Horton）描述沃倫·瑪麗森（Warren Marrison）在貝爾電話實驗室.[164][注8]在接下來的幾十年中真空管，限制他們在其他地方的實際使用。1932年，一個石英時鐘能夠測量地球旋轉速率的每週較小的變化。[166]它們固有的物理和化學穩定性和準確性導致了隨後的增殖，自1940年代以來，它們已經為全球時間和頻率的精確度量構成了基礎。[167]

手錶的開發

主要文章：手錶的歷史
drawing of Huygen's balance spring and balance wheel
photograph of a Tompion pocket watch
（以上）Huygens的插圖平衡彈簧附著在平衡輪；（以下）早平衡彈簧看托馬斯·湯米翁（Thomas Tompion）

第一批手錶是在16世紀製造的。英格蘭的伊麗莎白一世她在1572年獲得的手錶中庫存庫存，所有這些手錶都被認為是她珠寶收藏的一部分。[168]首先懷錶不准確，因為它們的尺寸使他們無法擁有足夠精心製作的運動部件。[169]未配飾的手錶開始出現c.1625年。[170]

表現出幾分鐘和幾秒鐘的撥號在準確性提高使得準確性成為可能平衡彈簧（或髮膠）。[106]Huygens和Hooke於1675年分別發明了，它使平衡輪的振盪具有固定頻率.[171]本發明在準確性方面取得了巨大進步機械手錶，從大約半小時到每天幾分鐘之內。[172]關於餘額春天是首先是由惠根斯發明還是由胡克發明的，仍然存在一些爭議；兩位科學家都聲稱首先提出了余額春季的想法。Huygens的平衡彈簧設計是直到今天幾乎所有手錶中使用的類型。[172]

托馬斯·湯米翁（Thomas Tompion）是最早認識到平衡彈簧潛力並在他的口袋手錶中成功使用它的鐘錶的人之一。[173]改進的精度使手錶的性能和今天通常使用，作為二手的添加到臉，在1690年代發生的發展。[174]同心分鐘是較早的發明，但是通過Quare設計了一種機制，使手成為驅動一起。[175]Nicolas Fatio de Duillier，瑞士人自然哲學家，在1704年在手錶中的第一批珠寶軸承的設計中被認為。[176]

其他著名的18世紀英國鐘錶學家包括約翰·阿諾德和托馬斯·恩肖，他們致力於構建高質量的天文序列和所謂的“甲板手錶”，即可以保存在口袋裡的較小版本的較小版本。[177]

軍用手錶

手錶在佛朗哥戰爭（1870- 1871年），到了布爾戰爭（1899–1902），手錶被公認為是有價值的工具。[178]早期型號本質上是裝在皮帶上的標準口袋手錶，但是到20世紀初，製造商開始生產專用的手錶。1904年，Alberto Santos-Dumont，早飛行員，問他的朋友法國製表師路易·卡地亞（Louis Cartier）設計一款在他的飛行過程中可能很有用的手錶。[179]

期間第一次世界大戰，手錶使用砲兵長官。[180]所謂的溝渠手錶，或“腕帶”是實用的，因為他們釋放了通常用於操作口袋手錶並成為標准設備的一隻手。[181][182]要求陣地戰意味著有時會使用士兵保護手錶的玻璃杯，並以鉸鏈籠子的形式使用警衛。[182]警衛旨在使數字容易讀取，但它掩蓋了手 - 引入耐碎的問題是解決的問題有機玻璃在1930年代。[182]在軍事使用出現之前，手錶通常僅由女性佩戴，但是在第一次世界大戰期間，它們成為男性氣概和勇敢的象徵。[182]

現代手錶

A Harwood watch
A Rolex watch
an astronaut
a digital watch
現代手錶：哈伍德自動手錶（1920年代）;一個勞力士·蘇默納（Rolex Submariner）觀看（1950年代）；宇航員托馬斯·斯塔福德（Thomas P. Stafford）1966年，穿著Speedmaster;數字石英手錶（c.1970年代）。

20世紀初，FOB手錶開始被替換。[183]瑞士人在第一次世界大戰期間都是中立的，他為衝突的雙方製作了手錶。這坦克的引入影響了卡地亞坦克手錶，[184]1920年代的手錶的設計受到了藝術裝飾風格。[185]這自動手錶，首先在18世紀取得有限的成功引入，並在1920年代重新引入了英國製表師約翰·哈伍德.[186]1929年他破產後，解除了對自動手錶的限制，例如勞力士能夠生產它們。[187]1930年，西諾特產生了有史以來第一個非磁性手錶.[188]

第一批電池驅動的手錶是在1950年代開發的。[189]高質量的手錶是由諸如公司生產的PATEK PHILIPPE，一個例子於1933年，一個例子是Patek Philippe Ref。1518年，可能是有史以來最複雜的手錶不銹鋼，這在2016年以11,136,642美元的價格出售時，以世界創紀錄的價格售出。[190][191][192]

第一美國，手動纏繞Speedmaster專業人士或“ MoonWatch”是佩戴的太空路作為...的一部分NASA雙子座4任務，是宇航員在月球上行走的第一台手錶阿波羅11使命。[193]1969年精工生產了世界的第一個石英手錶，星座.[194]

在1960年代，介紹了使用的手錶晶體管塑料零件使公司能夠減少其勞動力。到1970年代，許多維持更複雜金屬加工技術的公司破產了。[195]

原子鐘

photograph of Essen and Parry standing beside the world's first atomic clock
路易斯·埃森（Louis Essen）（正確的）和傑克·帕里（Jack Parry）站在世界第一個旁邊Caesium-133原子鐘在國家實驗室在倫敦

原子鐘是當今實際使用中最準確的計時設備。精確到數千年的幾秒鐘之內，它們用於校准其他時鐘和計時儀器。[196]美國。國家標準局（NBS，現在國家標準研究所（nist））改變了基於美國的時間標準的方式原子鐘在1960年代。[197]

英國科學家首先提出了使用原子過渡來測量時間的想法開爾文勳爵1879年，[198]雖然只是在1930年代的發展磁共振有一種實用方法可以以這種方式衡量時間。[199]原型氨馬瑟設備始建於1948年的NIST。儘管不如現有的石英鐘準確，但它可以證明原子鐘的概念。[200]

第一個準確的原子鐘，一個剖宮產標準基於一定的過渡Caesium-133原子，由英國物理學家建造路易斯·埃森（Louis Essen）1955年國家實驗室在倫敦。[201]它通過使用天文學量表進行了校準埃弗米斯時間（ET）。[202]

1967年國際單位體系（SI）將其時間單位標準化，第二個在剖宮產的性質上。[200]SI將第二個定義為9,192,631,770個週期輻射對應於兩個之間的過渡電子自旋能量水平基態的133CS原子。[203]NIST維持的剖腹時鐘每年準確至30億分之一。[200]原子鐘已經採用了其他元素，例如氫和銣蒸氣可提供更大的穩定性（在氫鐘中）和較小的尺寸，較低的功耗，因此成本較低（對於rubidium鐘錶）。[200]

也可以看看

解釋性說明

  1. ^發明家石英鐘，沃倫·瑪麗森（Warren Marrison），注意到聖迪亞爾不是計時設備，因為它只能“最多保持本地化太陽時間”。[7]
  2. ^一節經文Plautus（c.254 - 公元前184年）表明，羅馬人很熟悉聖迪亞人：[17][18]

    眾神混淆了第一次發現的人
    如何區分工作時間！也把他混淆了
    誰在這個地方建立了一個日常
    削減和破解我的日子
    小部分 - 當我還是個男孩時，
    我的肚子是我的陽光：一個更肯定的，
    真實，比任何一個都更精確。
    這個錶盤告訴我何時合適的時間
    去吃晚飯，當我要吃飯時 -
    但是現在是今天，為什麼，即使我有
    除非太陽休假，否則我不能跌倒。
    該鎮充滿了這些混雜的錶盤，
    最大的居民
    飢餓縮水，沿著街道蔓延。

  3. ^任何時鐘都不能夠完全準確地遵循天文學的判斷。然而，鐘錶製造商正試圖製造一個輪子，這將對等E圓圈中的每一圈進行一次完整的革命，但他們無法完全完善自己的工作。（（拉丁：Nec est hoc possibile, quod aliquod horologium sequatur omnino iudicium astronomie secundum veritatem. Conantur tamen artifices horologiorum facere circulum unum qui omnino moveatur secundum motum circuli equinoctialis, sed non possunt omnino complere opus eorum, quod, si possent facere, esset horologium verax valde et valeret plus quam astrolabium quantum ad horas capiendas vel aliud instrumentum astronomie, si quis hoc sciret facere secundum modum antedictum.）[80]
  4. ^Giovanni de Dondi的作品已根據設計進行了複製。他的時鐘是一個七面的結構，有107個活動部件，顯示了太陽，月亮和五個行星的位置以及宗教盛宴。他的時鐘激發了幾個現代複製品，包括倫敦科學博物館和史密森尼機構.[98][89]
  5. ^原本的邊緣和方側索爾茲伯里大教堂時鐘的計時機制丟失了，已轉換為擺，它在1956年被複製品的邊緣取代。它沒有錶盤，因為它的目的是打鈴。[100]車輪和齒輪安裝在1.2米（3英尺11英寸）中鐵框架，與金屬銷釘和釘子一起固定。兩塊大石頭提供了動力，並使繩索從木桶中解開。槍管驅動主輪（由逃生調節）以及醒目的機構和空氣製動器。[100]
  6. ^時鐘被轉換為擺和 - 錨逃生在17世紀，並於1884年在倫敦科學博物館中安裝，在那裡繼續運營。[102]
  7. ^和諧驅動的時鐘取決於從平衡位置的某種形式的變形。當產生的振盪以接近自然未阻尼頻率的頻率接收能量時，它們的振幅具有最大幅度。這種諧波振盪器用於保留時間的主要例子是：電共振電路;重力擺；石英晶體振盪器和音叉;這平衡彈簧;這扭轉春天;和垂直擺.[120]
  8. ^石英諧振器可以用很小的振幅可以精確控制的，使它們具有顯著程度的屬性頻率穩定性.[165]

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參考

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