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钟表:来自时间的声音

2022-06-02张韵子

科学24小时 2022年6期
关键词:报时发条计时

张韵子

作为光阴的使者,钟表以它独特的语言向人们传达时间与情感。虽然随着电子产品走进我们的生活,机械钟表的“嘀嗒”声已经鲜少能听到了,但这声音从中世纪开始就触动了人们的心灵。钟表集合了多个学科与多种精妙艺术,凝聚了人类的智慧和辛劳。

“钟表”这个词可以拆开来看。钟,一般指体积较大、伴有可发声装置的物件,多以报时为主;表,通常个头较小,更侧重于计时。报时计时,因时间而不停歇地“奔跑”,便是钟表一生的使命。

早在3000多年前的西周时期,先民们就用日晷这种工具来计时。它可以根据太阳投影的长短和方位的变化来判断时间,但遇到阴天,日晷就“英雄无用武之地”了,而且这种计时方式容易出现较大误差。钟表的出现,解决了精准度这一难题。世界上最早出现的机械钟是我国东汉时期张衡发明的漏水转浑天仪,它以水为动力来源,以显示星空的变化,以及作为月历。而后北宋苏颂等人在其基础上创制的水运仪象台又添了一个小装置——擒纵器,号称是机械钟表的“心脏”。可以说,擒纵装置这一发明,我国比西方早了好几百年。

漏水转浑天仪

钟表那如心跳般的“嘀嗒”声,是由其体内的重要装置——擒纵轮和擒纵叉撞击发出的声音。这一擒一纵,也就是一抓一推的意思,它把卷曲簧片张力所产生的动力(拉力),变成均匀停顿的点控力传送出去。我们看到的秒针一走一停,就是来自擒纵器一抓一推的效果。

那钟表工作的能量来自哪里呢?其动力源自发条,发条被安置在发条盒中,上紧发条即可让钟表开始“工作”。还有一个关键部位就是游丝,也就是刚才提到的卷曲簧片。别看它只是一个细小的弹簧,靠着它被反反复复扭曲又还原,才能让钟表在工作时保持完美的节奏和精确度。另外还有负责传递动力的齿轮、有助于减少摩擦力的轴承等。所有的部件经过合理布局,相互配合,共同“弹奏”着属于时间的美妙旋律。

擒縱与摆轮机构

观察时钟,我们会发现,不同的时钟报时声各不相同,有的如鸟鸣般清脆,有的如琴声般悠扬……要知道,机械钟表发声机构的设计,几乎涵盖了各种机械原理。如弹簧势能的储存与释放、摩擦机构的巧妙应用、凸轮机构的大量使用、音簧音叉与音鼓的完美配合等等。这些设计,有些至今被人们沿用,并体现在其他产品中。如靠音叉、音鼓发声的机械音乐盒,由梳齿结构的发音器和回转的圆筒组成,在发条带动下,那钢琴般灵动的音色如天籁之音环绕耳旁,深受大家的喜爱。

除了光鲜的外表,钟表也肩负着国家发展的特殊使命。

从清朝皇家的赏玩物品到现今精巧的军工钟表,钟表在不断蜕变。新中国成立初期,上海手表厂生产的一款“将军表”,不仅能防水防磁,且具有全自动机械机芯,设有日历装置以及超强夜光等功能,若保存得当,这夜光功能可以持续至今。此外,2003年“神舟五号”飞船发射时,飞行员杨利伟佩戴的就是国产的飞亚达牌手表,要知道,能在太空这样严苛的环境下正常运行的手表,绝对是手表界的“战斗表”。

铜镀金写字人钟

铜镀金嵌珐琅皮套钟

在信息奔流的时代里,忙碌使人们越来越离不开对时间的把握。如今的钟表技术可以让我们对世界各地的时间了如指掌,可以预见的是,创造无限可能的现代科技必将为人们翻开钟表历史的崭新一页。

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