計時設備的歷史

photograph of an old sandglass
海洋沙槍。它與沙漏有關,如今經常象徵性地用來表示時間的概念。

計時設備的歷史可以追溯到古代文明在天空中首次觀察天文機構時。通過一系列新的發明,設備和保留時間的方法逐漸改善了,從連續過程(例如水時鐘中的液體流動到機械時鐘,以及最終重複)的振盪過程,例如,例如旋轉過程,例如,例如搖擺。所有現代時計都使用振蕩的計時器。

首次在古埃及c中首次使用聖迪亞式水時鐘公元前1200年,後來由巴比倫人希臘人中國人。到6世紀,中國正在使用香時。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。在歐洲發明的沙漏是測量海上時間的少數可靠方法之一。

在中世紀的歐洲,純機械時鐘是在發明鈴聲警報發明後開發的,該鐘聲用來指示正確的時間響起修道院的鈴鐺。由邊緣和方面的作用控制的重量驅動的機械時鐘是歐洲和伊斯蘭科學的早期思想的綜合。機械時鐘是一個重大突破,由亨利·德·維克(Henry de Vick)在c中尤其設計和建造。 1360年,建立了未來300年的基本時鐘設計。添加了較小的發展,例如15世紀初的發明發明,這使小鍾首次建造。

從17世紀開始,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控制。萊昂納多·達·芬奇(Leonardo da Vinci)在1493年至1494年製作了最早的擺長圖紙,1582年,伽利略·蓋利裡(Galileo Galilei)調查了擺錘的常規擺動,發現頻率僅取決於長度,而不是體重。擺鐘在1656年由荷蘭Polymath Christiaan Huygens設計和建造,比其他機械計時員要精確得多,以至於很少有Verge和Forge機制倖存下來。在此期間,定時管理方面的其他創新包括醒目時鐘的發明,重複時鐘《死力逃逸》的發明。

擺鐘早期的錯誤因素包括溫度變化,這是英國時鐘製造商約翰·哈里森(John Harrison)喬治·格雷厄姆(George Graham)在18世紀解決的問題。在1707年的Scilly Naval災難之後,政府向任何能夠發現經度的方法提供了獎品,Harrison建立了一系列準確的鐘錶,並介紹了Chronometer一詞。 1840年發明的電時鐘用於控制最準確的擺時鐘,直到1940年代,當石英計時器成為精確測量時間和頻率的基礎時。

腕錶布爾戰爭期間被公認為是有價值的軍事工具,在第一次世界大戰後在包括非磁性,電池驅動和太陽能在內的各種變體中流行,並帶有石英,晶體管和塑料部位。自2010年代初以來,智能手機智能手錶已成為最常見的計時設備。

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

連續計時設備

photograph of Stonehenge at sunrise
6月的冬至,太陽在英格蘭南部的巨石陣升起

古老的文明觀察到天文學,通常是太陽月亮,以確定時間。根據歷史學家埃里克·布魯頓(Eric Bruton)的說法,巨石陣可能與天文天文台相當於石器時代,用於季節性和年度事件,例如春分溶解度。由於巨石文明沒有留下記錄的歷史,因此對他們的計時方法知之甚少。

中美洲人在處理日曆以生產360天的日曆時修改了他們通常的守夜(基本20)計數係統。原住民澳大利亞人很好地理解了天空中物體的運動,並利用他們的知識來構建日曆和幫助導航。大多數原住民文化的季節是全年由自然變化(包括天體事件)明確定義和確定的季節。月相被用來標記較短的時間。南澳大利亞州Yaraldi是錄製為少數幾個人在一天中測量時間的人之一,使用太陽的位置將其分為七個部分。

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。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。

陰影鐘和日光

image of an Ancient Egyptian sundial (an engraved a semicircular-shaped rock
古埃及聖迪亞爾Rijksmuseum van Oudheden

用於測量太陽位置的第一個設備是陰影時鐘,後來發展為日d 。在所有已知的聖迪亞人中,最古老的歷史可以追溯到c。公元前1200年(在19王朝期間),並於2013年在國王谷地發現。方尖碑可以指示是早晨還是下午以及夏季冬季冬至。開發了一種陰影時鐘c。公元前500年,與彎曲的T平方相似。它測量了其橫桿鑄造的陰影的時間,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陰影。

聖經中提到了聖言,在2王20 :9-11中,當公元前8世紀的猶太國王希西家被記錄為先知以賽亞書,並要求他康復的跡象:

以賽亞說,這個跡象使你對主的徵兆,主會做他所說的事情:陰影會向前邁進十度,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:他將陰影倒退了十個度,在亞哈斯的錶盤上掉下來了。

巴比倫晚期時期的粘土平板電腦描述了一年中不同時間的陰影。巴比倫作家貝羅索斯(Berossos)(公元前3世紀)被希臘人稱讚,發明了一個半球形的sundial,從石頭上挖出來。陰影的路徑分為12個部分,以標記時間。希臘聖迪亞爾(Greek Sundials)演變成高度成熟的 - 托勒密(Ptolemy )在公元2世紀寫的托勒密(Ptolemy's Analemma)使用了三角學的早期形式,從而從數據中的數據(如一天的小時和地理緯度)中得出了太陽的位置。羅馬人從希臘人那裡繼承了聖迪亞爾。羅馬的第一個聖迪亞爾(Sundial)於公元前264年到達,從西西里島卡塔尼亞(Catania)搶劫。這個日常生在整天提供了“ horogium”時小時的創新,在羅馬人只是將一天拆分到清晨和原來( Mane and Ante Merididiem)。儘管如此,仍然存在意想不到的天文挑戰。這個時鐘給了一個世紀的時間。僅在公元前164年,當羅馬審查員來檢查並調整適當的緯度時,才發現這個錯誤。

根據德國天文學歷史學家恩斯特·津納(Ernst Zinner)的說法,聖迪亞爾人是在13世紀開發的,其尺度顯示相等的時間。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 1500

一種埃及的方法,用於確定至少公元前600年使用的夜晚時間,是一種稱為默克特垂直線。使用與北極星北極星(Polaris)對齊的兩個Merkhets創建了一個南北子午線。時間是通過觀察特定恆星越過子午線時確定的。

水時鐘

Photograph of Egyptian water clock
公元前285 - 246年的石灰石埃及水時鐘芝加哥東方研究所

對lepsydra或水時鐘的最古老的描述是來自埃及法院官員Amenemhet的18個王朝1500年)的墓碑,被確定為其發明者。假定銘文上描述的對像是一個帶有標記的碗來表示時間。在法老王Amenhotep III公元前1417年至1379年)的墳墓中發現了最古老的水時鐘。尚無公認的例子,存在著古老的美索不達米亞流出的水時鐘,但書面參考文獻已經倖存了下來。

商王朝期間和公元前1千年的最新時期,在公元前第二千年中將水時鐘引入了中國,也許是從美索不達米亞引入的。公元550年左右,Yin Kui(殷蘷)是中國第一個在他的書《 Lou ke fa(漏刻法)》一書中撰寫溢出或恆定坦克的人。大約610個SUI王朝的發明家Geng Xun(耿詢)和Yuwen Kai(宇文宇文)創建了第一餘額Clepsydra,並具有標準的Steelyard Balance位置。在721年,數學家Yi Xing和政府官員Liang Lingzan規範了驅動天文時鐘的水的力量,將電力分為單位衝動,以便可以重複行星和恆星的運動。 976年,歌曲王朝的天文學家張·薩南(Zhang Sixun)在寒冷的天氣中凍結了水中的水問題,當時他用液態代替了水。 1088年的Polymath SU歌曲建造了一座水力的天文鐘塔,該歌曲是首個已知的無盡電力傳輸鏈驅動器

photograph of the Tower of the Winds
雅典的風塔(公元前1世紀)

希臘哲學家anaxagorasempedocles都提到用來執行時間限製或測量時間傳遞的水時鐘。雅典哲學家柏拉圖應該發明了一個鬧鐘,該鬧鐘用鉛球吵了出來,將級別層疊在銅盤上以喚醒他的學生。

大多數clepsydrae的一個問題是由於流體壓力的變化而導致的水流量變化,這是從公元前100 bc的水容器賦予圓錐形形狀時解決的。當包括鑼和移動機制等創新時,它們變得更加複雜。有充分的證據表明,雅典風的1世紀塔樓曾經有一個水時鐘,風量,以及九個垂直的聖迪亞爾人在外面仍然可見。在希臘傳統中,法庭上使用了lepsydrae,這是古羅馬人後來採用的一種做法。

阿拉伯工程師Ibn Khalaf al-Muradi伊斯蘭伊比利亞(Islamic Iberia )於11世紀發明的第一個齒輪時鐘是使用節段和epicyclic齒輪的水時鐘。伊斯蘭水時鐘使用了複雜的齒輪列車並包括自動機陣列,直到14世紀中葉才保持精緻。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。然而,其他人則認為,公元前3世紀的偉大數學家,物理學家和工程師阿基米德(Archimedes)相當發明了第一個已知的齒輪時鐘。阿奇米德(Archimedes)創造了他的天文鐘,這也是杜鵑時鐘,鳥兒唱歌和每小時移動。這是Carillon的第一個時鐘,因為它同時播放音樂,一個人眨了眨眼,對唱歌的鳥感到驚訝。 Archimedes的時鐘與四個重量,配重的系統一起使用,該系統由浮力系統在水容器中調節,帶有虹吸管,可調節時鐘的自動延續。這種時鐘的原理由數學家和物理學家英雄描述,他們說其中一些人可以使用鏈中的鏈條,從而使機制轉動。

大馬士革Umayyad清真寺的12世紀Jayrun水時鐘由穆罕默德·薩阿蒂(Muhammad al-Sa'ati)建造,後來由他的兒子Ridwan Ibn al-Sa'ati描述,他的時鐘及其使用(1203) 。 Al-Jazari在他的論文中描述了一個複雜的水力天文時鐘,以1206年寫成。這座城堡時鐘高約11米(36英尺),其中包括Zodiac和Solar and Minar Paths,以及Solar and Lunar Paths,和一個小時打開的門,露出人體模特。 1235年,一個水力的時鐘“宣布了指定的祈禱時間以及白天和夜間的時間”站在巴格達穆斯蒂西里亞·瑪德拉薩(Mustansiriya Madrasah)的入口大廳中。

中國香

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

六世紀左右在中國首次使用,主要用於宗教目的,但也用於社交聚會或學者。由於經常使用Devanagari角色,美國犯罪學家Edward H. Schafer推測,印度發明了香。隨著香氣均勻燃燒,沒有火焰,時鐘是安全的室內使用。為了標記不同的小時,使用了不同的香氣(由不同的食譜製成)。

所用的香棍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。有些時鐘被設計為偶數降低重量。

香密封鐘有一個刻有一個或多個凹槽的圓盤,放置了香。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。估計要燃燒12小時的香氣約20米(66英尺)。金屬磁盤的逐漸引入(最有可能從歌曲王朝開始)允許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,並且經常被作為禮物。

星形棒

photograph of astrolabe with gear calendar (obverse)
photograph of an astrolabe with a geared calendar
Al-Bīrūnī的11世紀描述了齒輪的捲軸; ( c。 1221由天文學家al -Farisi牛津科學博物館歷史

在波斯製造了具有齒輪機制的精緻計時。例如,由PolymathAbūRayhānBīrūnī建造的示例以及11世紀的天文學家Muhammad ibn abi bakr al -Farisic。 1221. Al -Farisi在Isfahan製造的黃銅銀色星形標準(也充當日曆)是最早的倖存機器,其齒輪仍然完好無損。星棒上方的開口描繪了月相,並賦予月亮的年齡。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。

穆斯林天文學家構建了各種高度準確的天文鐘,用於清真寺和觀察者,例如14世紀初期的伊本·薩拉蒂爾(Ibn al-Shatir)的《天文鐘》。

蠟燭時鐘和沙漏

最早提到蠟燭時鐘的人之一是用《江戶》用520撰寫的中國詩,他寫道,這是漸變的蠟燭,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。

蠟燭時鐘的發明歸因於盎格魯撒克遜人歸因於韋塞克斯國王阿爾弗雷德( Alfred the Great )(r。871–889),他使用的六個蠟燭以1英寸(25毫米)為標記的六支蠟燭,每匹都由12次pennyaweights製成蠟,並為12厘米(4.7英寸)高,厚度均勻。

A detail from the 14th century painting Temperance by Ambrogio Lorenzetti
洛倫澤蒂(Lorenzetti寓言寓言的細節(1338年)

12世紀的穆斯林發明家Al-Jazari在他的巧妙的機械設備知識書中描述了蠟燭時鐘的四個不同設計。發明了他所謂的“抄寫”蠟燭時鐘,以標誌著14小時相等的長度:一種精確的工程機制導致特定維度的蠟燭慢慢向上推動,這導致指示器沿量表移動。每小時,一個小球從一隻鳥的喙中浮現出來。

沙漏是衡量海上時間的少數可靠方法之一,據推測,它已在11世紀就被船上的船隻使用,當時它將補充指南針作為導航的幫助。 1338年,意大利藝術家Ambrogio Lorenzetti的最早的沙漏證據出現在好政府的繪畫寓言中。

葡萄牙航海家費迪南德·麥哲倫(Ferdinand Magellan)在1522年環球旅行期間在每艘船上使用了18艘沙漏。儘管在中國使用,但在中國使用的是未知的沙漏歷史,但似乎並未在16世紀中期使用,作為沙漏意味著使用玻璃吹製,然後是完全歐洲和西方的藝術。

從15世紀開始,在海上,教堂,工業和烹飪中的廣泛應用中使用了沙漏。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。沙漏具有像徵性的含義,例如死亡,節制,機會和父親的時間,通常以鬍鬚,老人表示。

時間守時員早期振盪設備的歷史

英語單詞時鐘首先以中間英語出現為ClokClokeClokke 。這個詞的起源是不確定的。它可能是從法國荷蘭人那裡借來的,也許可以追溯到後古典的拉丁語Clocca (“貝爾”)。 7世紀的愛爾蘭人和9世紀的日耳曼來源記錄了時鐘的意思是“貝爾”。

猶太教,基督教和伊斯蘭教都待了祈禱,儘管只有基督徒只能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 ”。敲響的警報警告僧侶有責任為修道院的鐘聲造成傷害。他的警報是一個計時器,它使用一種逃脫形式敲響了一個小鈴鐺。該機制是機械時鐘中逃生裝置的先驅。

13世紀

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

提高沙漏和水時鐘準確性的第一個創新發生在10世紀,當時嘗試使用摩擦或重力力來減緩其流量速度。最早的描繪由懸掛重量動力的時鐘是聖路易斯的聖經,聖路易斯的聖經是一種發光的手稿,表明時鐘被用在車輪上的水減速。該插圖似乎表明,體重驅動的時鐘是在西歐發明的。羅伯托斯英國人在1271年撰寫的論文表明,中世紀的工匠正在嘗試在此期間設計一個純粹的機械時鐘(即僅由重力驅動)。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。

1250年,藝術家Villard de Honnecourt展示了一種設備,該設備是逃避開發的一步。逃脫的另一個先驅者是Horologia Nocturna ,它使用早期的邊緣機制來操作連續敲響鈴鐺的門環。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慢。 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機械時鐘的形式。

14世紀

modern photograph of Salisbury Cathedral's medieval clock
索爾茲伯里大教堂時鐘的細節,展示了邊緣和方面

c。 1275年是時鐘歷史和技術歷史上最重要的發明之一。這是鐘錶中的第一種調節劑。邊緣或垂直軸被迫通過重量驅動的冠輪旋轉,但被遺體自由旋轉。無法自由振動的方側來回擺動,這使輪子一次旋轉一顆牙齒。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。

佛羅倫薩詩人但丁·阿利吉爾(Dante Alighieri)大約在逃脫的發明同時,使用了時鐘圖像描繪了《天堂祝福靈魂》,這是《神聖喜劇》的第三部分,寫在14世紀初期。這可能是機械時鐘的第一個已知文學描述。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。

建造了大型機械時鐘,該時鐘安裝在塔樓中,以直接敲鐘。諾里奇大教堂的塔鐘建造c。 1273(引用今年的機械時鐘付款)是最早已知的最大時鐘。時鐘尚未倖存。 1336年在米蘭記錄了一個有邊緣和方面機制的時鐘已知的第一個時鐘。到1341年,由重量驅動的時鐘足夠熟悉,可以適應穀物磨坊,到1344年。倫敦舊聖保羅大教堂的時鐘被一個逃脫所取代。該方面首先是Dondi在1364年首先說明的,並由法院歷史學家讓·弗羅薩特(Jean Froissart)在1369年提到。

中世紀期間最著名的計時設備的例子是由鍾表製造商亨利·德·維克(Henry de Vick)在c中設計和建造的時鐘。 1360年,據說每天的變化多達兩個小時。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。在1348年至1364年之間, Jacopo Dondi的兒子Giovanni Dondi Dell'orologio在佛羅倫薩建造了一個複雜的星星

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。索爾茲伯里大教堂的時鐘可追溯到1386年,是世界上最古老的工作鐘之一,可能是最古老的鐘。它仍然具有大部分原始部分。威爾斯大教堂鐘建於1392年,其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,以及一組雜亂無章的騎士,他們每15分鐘圍繞軌道旋轉。

後來的發展

Drawing by Leonardo da Vinci of a clock fusee
Fusee的Fusee(Leonardo da Vinci)來自他的“靜態和力學論文

15世紀初期發條的發明(首次用於鎖和槍支的fl鎖的設備)首次製造了小鍾。需要穩定控制儲存能源的逃生機制,導致了兩種設備的開發,即堆疊式的(儘管在15世紀發明了,就可以記錄在1535年之前發明)和Fusee ,而Fusee則首先是起源於中世紀武器,例如cross 。最早存活的彈簧驅動時鐘是一個機場,是一個為菲利普(Philip the the c)製作的室時鐘。 1430年。萊昂納多·達·芬奇(Leonardo da Vinci)在1493 - 1494年製作了最早的鐘擺圖紙,並在c中說明了一個fusee。 1500年,盤繞的春季首次出現後的四分之一世紀。

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

中世紀西歐的鐘塔襲擊了時間。早期鐘錶顯示了幾個小時; 1475手稿中提到了一個帶有分鐘撥號的時鐘。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能夠獲得以秒為單位的四個時鐘中的第一個。被認為是1524年製作的手錶的最早例子。到1500年,在時鐘中使用方面的使用已經開始下降。倖存的彈簧驅動時鐘最古老的是波西米亞人雅各布·澤克(Jacob Zech)在1525年製造的設備。第一個建議以鐘錶確定經度旅行的人在1530年是荷蘭儀器製造商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地方的經度。

奧斯曼工程師Taqi Ad-din描述了一個具有邊緣和福利逃逸的重量驅動時鐘,醒目的齒輪,警報器以及他的書中最亮的恆星,用於建造機械時鐘的最亮星Al-Kawākibal-durriyyafīwadh 'al-Bankāmatal-dawriyya ),撰寫了1556年左右。耶穌會傳教士將第一個歐洲時鐘帶到了中國作為禮物。

據認為,意大利多層伽利略·伽利略(Galileo Galilei)首先意識到,在觀看比薩大教堂懸掛燈的運動後,擺錘可以被用作準確的計時員。 1582年,他調查了的常規揮桿,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Vincenzo建立擺鐘的指示。

精確計時的時代

擺時鐘

第一個準確的計時員取決於稱為諧波運動的現象,在該現像中,作用在物體上的恢復力遠離其平衡位置(例如擺或延長的彈簧),可以將物體歸還到該位置,並導致它並導致它振盪。諧波振盪器可以用作準確的計時器,因為振盪週期不取決於運動的振幅,因此完成一個振盪始終需要相同的時間。諧波振盪器的周期完全取決於振盪系統的物理特徵,而不是起始條件或振幅

illustration of Huygens' clock mechanism
illustration of Huygens' clock
Portrait of Huygens
左和中間)由克里斯蒂亞·惠根(Christiaan Huygens )於1656年發明的第一個擺時鐘。他的發明提高了時鐘的準確性超過60倍。 (Netscher的Huygens肖像(1671)。

諧波振盪器控制時鐘的時期是時間上最有生產力的時代。這種類型的第一個發明是擺鐘,它是由1656年的荷蘭多頭性多頭性多頭式Huygens設計和建造的。每天不到一分鐘的早期版本犯錯了,後來只有10秒鐘的時間,非常準確。在擺鐘使精度的提高使精度的提高成為可能之後,表現出幾分鐘和幾秒鐘變得普遍。勃拉爾(Brahe)使用幾分鐘和秒的時鐘來觀察出色的位置。擺時鐘的表現優於所有其他機械計時員,以至於通常以鐘擺進行了塑造,這是可以毫不費力地完成的任務 - 因此,很少有一些邊緣逃生設備以其原始形式存活。

第一個擺時鐘使用了邊緣的逃逸,需要大約100°的寬橫向旋轉,因此具有短的淺色擺。發明錨固機制後,揮桿降低至6°左右,從而使較長,較重的擺的使用較慢,節拍較慢,變化較小,因為它們更接近簡單的簡單諧波運動,需要更少的功率,並造成較小的摩擦和磨損。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,為劍橋國王學院(King's College),現在位於倫敦科學博物館。儘管有人認為它是由克萊門特(Clement)或英國鐘錶製造商約瑟夫·尼布(Joseph Knibb)發明的,但錨逃逸源於胡克。

耶穌會士為17世紀和18世紀的擺鐘的發展做出了重大貢獻,他們對精確的重要性有著“異常敏銳的欣賞”。例如,在測量準確的一秒鐘的擺時,意大利天文學家喬瓦尼·巴蒂斯塔·里奇裡(Giovanni Battista Riccioli)說服了九個耶穌會士“在一天之內計算近87,000個振盪”。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。

detail of the face of an 18th-century equation clock
Ferdinand Berthoud製作的方程時鐘的臉部的細節, 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(明顯的太陽能時間和時鐘給出的時間之間的差異),在1665年發布了他的結果。該關係使天文學家能夠使用星星來測量恆星時間,這提供了一個提供的恆星時間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)聲稱發明了一個時鐘,該時鐘顯示了太陽能時間,並配備了凸輪差速器,因此時鐘錶示真正的太陽能時間。

在此期間,定時管理的其他創新包括架子的發明和蝸牛醒目的機制,用於醒目的鐘錶,由英國麥克勞德·巴洛(Edward Barlow) ,《倫敦鐘錶製造商Barlow或Daniel Quare》(Barlow of Barlow或Daniel Quare)的發明,1676年的重複時鐘,天文學家理查德·湯利(Richard Towneley)在1675年左右發明了小時或分鐘的小時數和無休止的逃生

巴黎布洛伊斯是法國鐘錶製作的早期中心,凡爾賽鐘錶製造商朱利安·勒·羅伊(Julien Le Roy)等法國鐘錶製造商是領導者,在設計和觀賞鐘錶中。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作或監督了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的測量時間的新方法。

portrait of John Harrison
約翰·哈里森(John Harrison)雕刻- 背景(1768年),倫敦科學博物館(1768)中顯示的烤架鐘擺

早期擺時時鐘中的任何固有錯誤都比溫度變化等因素引起的其他錯誤小。 1729年,約克郡木匠和自學成才的鐘錶製造商約翰·哈里森(John Harrison)發明了烤架,它使用了至少三種不同長度和膨脹特性的金屬,並通過其周圍環境加熱或冷卻時,以保持擺錘的整體長度。 1781年,鐘錶製造商喬治·格雷厄姆(George Graham)通過使用由玻璃罐汞製成的鮑勃(Bob)彌補了擺的溫度變化 -室溫下的液態金屬比玻璃更快。這項創新的更準確的版本包含較薄的鐵罐中的汞,使它們更快。當汞包含在桿本身內時,這種類型的溫度補償擺會進一步改善,這使兩種金屬更加緊密地耦合。 1895年, Invar的發明是一種由鐵和製成的合金,很少擴展,很大程度上消除了旨在補償溫度變化的早期發明的需求。

法國大革命之後,在1794年至1795年之間,法國政府要求使用小數時間,每天分為10小時的100分鐘。直到1801年,宮殿的時鐘都保持了十進制。

海洋時間表

1707年的史基蘭海軍災難之後,由於導航錯誤,四艘船被破壞了,英國政府提供了20,000英鎊的獎金,相當於今天的數百萬英鎊,對於任何可以在50公里以內的經度的人來說, 31英里處)位於赤道以北的緯度。如果導航員可以指的是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)。提案由新成立的經度委員會檢查。約克郡時鐘製造商傑里米·塔克(Jeremy Thacker)在眾多試圖聲稱該獎項的人中,他首先在1714年出版的一名小冊子中使用了一詞。如果船突然移動。

photograph of the H4 chronometer
哈里森的H4計時儀表

1715年,哈里森(Harrison)使用他的木工技巧來建造木製八天的時鐘。他的時鐘進行了創新,包括使用木製零件來消除額外潤滑(和清潔)的需求,減少摩擦的滾筒,一種新的逃逸以及使用兩種不同的金屬來減少由溫度引起的膨脹問題變化。他前往倫敦尋求經度委員會的援助,以製作海上時鐘。他被派去訪問格雷厄姆(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”)建造了,並在1736年在海上進行了測試。哈里森隨後進行了設計並製作了另外兩個海時鐘,“ H2”(於1739年左右完成)和“ H3”,它們在1755年就已經準備好了。

哈里森製作了兩張手錶,“ H4”和“ H5”。埃里克·布魯頓(Eric Bruton)在他的《時鐘和手錶史》一書中將H4描述為“可能是有史以來最傑出的計時員”。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。

電鐘

photograph of an early electromagnetic clock
亞歷山大·貝恩(Alexander Bain )的早期電磁鐘之一,從1840年代開始

1815年,多產的英國發明家弗朗西斯·羅納德斯(Francis Ronalds)生產了電時鐘的先驅。它用幹樁供電,這是一個高電壓電池,其壽命極長,但其電氣性能的不利條件會根據空氣溫度和濕度而變化。他試驗了調節電力的方法,並且改進的設備被證明更可靠。

1840年,蘇格蘭時鐘和儀器製造商亞歷山大·貝恩(Alexander Bain)首次使用電力來維持擺鐘的運動,因此可以通過電時鐘的發明來歸功於。 1841年1月11日,貝恩(Bain)和計時派製造商約翰·巴韋(John Barwise)撤出了一項專利,描述了帶有電磁擺的時鐘。英國科學家查爾斯·惠斯通(Charles Wheatstone )在倫敦遇到了他對電時鐘的想法,他於1840年11月製作了自己的時鐘版本,但貝恩贏得了一場法律鬥爭,以確立自己的發明者。

1857年,法國物理學家Jules Lissajous展示瞭如何使用電流來無限期地振動調諧叉,並且可能是第一個使用本發明作為準確測量頻率的方法。 1880年,法國物理學家雅克(Jacques)和皮埃爾·庫裡(Pierre Curie)發現了結晶石英壓電特性。

最精確的擺時鐘是電控制的。 Shortt – Synchronome時鐘是1921年設計的電氣驅動的擺時鐘,是第一個比地球本身更準確的計時器的時鐘。

一系列創新和發現導致了現代石英計時器的發明。真空管振盪器於1912年發明。首次使用電氣振盪器來維持英國物理學家威廉·埃克爾斯(William Eccles)在1919年進行調諧叉的運動。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。第一個石英水晶振盪器是由美國工程師Walter G. Cady於1921年建造的,1927年10月,第一個石英鐘是由Joseph Horton和Bell Teagenter Laboratories的Joseph Horton和Warren Marrison描述的。在接下來的幾十年中,石英鐘的發展是實驗室環境中的精確時間測量設備 - 用真空管構建的笨重而微妙的計數電子設備,限制了其他地方的實際用途。 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。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。

手錶的開發

drawing of Huygen's balance spring and balance wheel
photograph of a Tompion pocket watch
(上圖) huygens平衡彈簧附在平衡輪上的插圖;

第一批手錶是在16世紀製造的。英格蘭的伊麗莎白一世在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。最初的口袋看不准確,因為它們的尺寸使它們無法擁有足夠精心製作的運動部件。 c。 1625年。

餘額彈簧(或髮膠)使準確性提高使精度的提高後,表現出幾分鐘和幾秒鐘的錶盤變得普遍。 Huygens和Hooke於1675年分別發明了它,它使平衡輪的振盪具有固定的頻率。該發明在機械手錶的準確性上取得了長足的進步,從大約半小時到每天幾分鐘之內。關於餘額春天是首先是由霍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。

托馬斯·湯普翁(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。提高的精度使手錶能夠與今天的二手手錶相同,並且可以將其添加到面部,這是1690年代發生的開發。同心分鐘是較早的發明,但是通過Quare設計了一種機制,使手可以一起驅動。瑞士自然哲學家尼古拉斯·法蒂奧·德·杜利爾(Nicolas Fatio de Duillier)在1704年在手錶中的第一批珠寶軸承設計。

其他著名的18世紀英國鐘錶學家包括約翰·阿諾德(John Arnold)托馬斯·恩肖(Thomas Earnshaw) ,他們致力於構建高質量的計時儀和所謂的“甲板手錶”,即可以保存在口袋裡的較小版本的較小版本。

軍事用戶

手錶是在法國戰爭期間(1870- 1871年)佩戴的,到布爾戰爭時(1899-1902)時,手錶已被公認為是一種有價值的工具。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,早期飛行員阿爾貝托·桑托斯·杜蒙(Alberto Santos-Dumont)要求他的朋友法國製表師路易斯·卡地亞(Louis Cartier)設計一款在他的飛行中很有用的手錶。

第一次世界大戰期間,砲兵官員使用了手錶。所謂的溝槽手錶或“腕帶”是實用的,因為它們通常將一隻手釋放出來,通常用來操作口袋手錶並成為標准設備。戰trench戰的需求意味著需要保護手錶杯的士兵,有時會使用以鉸鏈籠子的形式進行警衛。該警衛的設計旨在使數字容易讀取,但它掩蓋了手 - 在1930年代引入耐碎的有機玻璃後解決了這一問題。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。

現代手錶

A Harwood watch
A Rolex watch
an astronaut
a digital watch
現代手錶:Harwood自動手錶(1920年代);勞力士·斯替納(Rolex Submariner)手錶(1950年代);宇航員托馬斯·P·斯塔福德(Thomas P. Stafford)於1966年穿著賽車大師;數字石英手錶(1970年代)。

20世紀初,FOB手錶開始被替換。在整個第一次世界大戰中都是中立的瑞士人,為衝突的兩側製作了手錶。坦克的引入影響了卡地亞坦克手錶的設計,1920年代的手錶的設計受到裝飾藝術風格的影響。這款自動手錶在18世紀首次取得了有限的成功,在1920年代由英國製表師約翰·哈伍德(John Harwood)重新引入。 1929年,他破產後,解除了對自動手錶的限制,勞力士等公司能夠生產它們。 1930年,西托特產生了有史以來第一個非磁力手錶

第一個電池驅動的手錶是在1950年代開發的。高質量的手錶是由Patek Philippe等公司生產的,Patek Philippe於1933年做出了一個例子,一個例子是Patek Philippe Ref。 1518年,可能是有史以來最複雜的腕錶製成的不銹鋼,該鋼在2016年以11,136,642美元的價格出售,在2016年以世界創紀錄的價格出售。

作為NASA雙子座4任務的一部分,在美國第一次太空行走期間穿著手動纏繞Speedmaster專業人士或“ Moonwatch”是穿著的,並且是阿波羅11號任務期間宇航員在月球上行走的第一部手錶。 1969年,精工製作了世界上第一個石英腕錶Astron

在1970年代,使用晶體管和塑料零件製造的數字手錶的引入使公司能夠減少其工作力量。到1970年代,許多維護更複雜的金屬加工技術的公司破產了。

智能手錶,本質上是手錶形式的可穿戴計算機,並於21世紀初期引入了市場。

原子鐘

photograph of Essen and Parry standing beside the world's first atomic clock
路易斯·埃森 Louis Essen )()和傑克·帕里

原子鐘是當今實際使用中最準確的計時設備。在數千年的時間內,精確到幾秒鐘之內,它們用於校准其他時鐘和計時儀器。美國國家標準局(NBS,現任國家標準技術研究所(NIST))改變了其基於1960年代從石英到原子鐘的美國時間標準的方式。

使用原子過渡來測量時間的想法首先是由英國科學家凱爾文(Kelvin)在1879年提出的,儘管直到1930年代,磁共振的發展才有一種實用的方法來以這種方式衡量時間。原型Maser設備於1948年在NIST建造。儘管它不如現有石英時鐘準確,但它證明了原子鐘的概念。

1955年,英國物理學家路易斯·埃森(Louis Essen)於1955年在倫敦國家實驗室建造了第一個基於基於CAESIUM-133原子過渡的剖宮產標準,這是第一個精確的原子鐘。使用天文學時間尺度時間(ET)來校準它。

1967年,國際單位系統(SI)標準化了其時間單位,第二個是關於剖宮產的特性。 SI將第二個定義為9,192,631,770個輻射週期,這對應於133 CS原子的基態的兩個電子自旋能水平之間的過渡。 NIST維持的剖腹時鐘每年準確至30億分之一。原子鐘採用了其他元素,例如氫氣rubidium蒸氣,提供更高的穩定性(在氫鐘的情況下)和較小的尺寸,較小的功耗,因此成本較低(對於Rubidium Clocks)。

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