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古代的鐘是怎麽制作的?

我們往往樂於認為,過去的人都比較輕松,比較愉快,不象現在的人,那樣非得強迫自己查看鐘表,視時間為金錢。然而,精度不壹的各類鐘表至少已在人世間存在了4000年。埃及人是最早進行此類嘗試的民族,他們制作過星鐘圖,用它來查看哪顆星星已經升起,然後計算夜間的時刻。後來,他們造出了為白天計時的影鐘,隨著日出合日落,壹條橫桿的影子逐漸越過壹串記號。法老塞提壹世於公元前1300年前後統治埃及,在他的陵墓中就曾發現壹套制造影鐘的器械。日咎就是以這種簡單的影鐘為原形制作的。羅馬人對今天我們所熟知的那種日咎加以改進,甚至制造過便攜式旅行用鐘。

據埃及朝官阿門內姆哈特的墓誌銘記載,此人曾於公元前1500年前後發明了水鐘,壹種“漏壺”。容器內的水面隨著水的流出而下降,據此測出過去了多少時間。這類時鐘對祭司特別有用,因為夜裏他們需要了解時間,不致錯過在神廟內舉行宗教儀式和獻技活動的既定時刻,現存最古老的水鐘是阿孟霍特普三世(公元前14世紀)統治時期的產物——1905年在凱爾奈克的阿蒙神廟發現了它的殘片。

水鐘是整個古代世界報時的標準方式,它於公元前6世紀傳入中國。水鐘曾在雅典等城市成為壹道常見的景觀,如今在這些城市中已發現公元前35年左右建造的“城鐘”的遺跡。這種鐘的運行由壹塊浮標控制,當水從底部的壹個小出口慢慢流出時,浮標也壹點點地下沈。浮標大概與壹根圓桿相連接。圓桿在下沈時使指示柄隨之移動。通向水井的臺階的磨損程度表明,每天都要給蓄水池倒滿水。

希臘世界也擁有較為精致的水鐘,發明家亞歷山大的克特西比烏斯於公元前270年左右制造的水鐘即為壹例。這臺水鐘的水流由多個活塞進行精確控制,能驅動從響鈴和活動木偶到鳴禽等各種自動裝置——這或許就是最早的布谷鐘!雅典的“風之塔”是天文學家安德羅尼卡於公元前1世紀初所建,頂部有多座日身,內部有壹只復雜的水鐘,時間在刻度盤上顯示,圍繞刻度盤轉動的圓盤可顯示恒星運行和壹年中太陽在各星座中間運行的軌跡。

古代作者對這些水鐘的影響作過充分的論證,講述了它們在不同背景下使用的情況。柏拉圖曾在公元前約330年撰文,把律師們說成是“受漏壺驅動……從無閑暇”的人。水鐘甚至開始影響到文學。“悲劇的長度,”亞裏士多德抱怨說,“不該由漏壺……而應由與情節相適宜的東西來決定。”查看時鐘顯然已經受到嚴格的控制。水鐘在希臘和羅馬宮廷發揮了更為寶貴的作用,在那裏,水鐘被用來確保發言者講話不超時;如果議程臨時中斷,譬如中途研究壹下文件,等等,就要用蠟將出水管堵住,直到發言重新開始。在羅馬舉行運動會時,水鐘被用來為賽跑計時。

後來,伊斯蘭世界制造了華麗的水鐘。哈裏發哈倫·賴世德曾派使臣由巴格達啟程,將壹臺特別精致的水鐘送往神聖羅馬帝國開國皇帝查理大帝(公元742-814年)的宮廷。11世紀,阿拉伯的工程師在西班牙的托萊多建造了壹對大水鐘,鐘上有兩個容器,月滿時,水慢慢註滿,月缺時,水慢慢排幹。這些水鐘結構精巧,歷時百年而無須校正。

西歐人壹直宣稱,時鐘制造業的第二次飛躍——機械鐘的發明是由他們完成的。有壹資料提到,1321年,在法蘭西魯昂附近的壹座修道院內,大鐘上的壹臺機械曾奏出聖詩的曲調,而這臺機械很可能是壹只時鐘。大約在同壹時期,偉大的意大利詩人但丁在他的長詩《神曲》中明白無誤地描述過壹只引人註目的時鐘,而在1335年的大事年表中,也有壹段文字首次提到米蘭聖戈特哈德教堂的壹只時鐘。

然而,在這些早期歐洲時鐘問世數百年之前,聰明絕頂的中國古人就已經發明了機械鐘。發明機械鐘是為了滿足精確記錄諸多皇位繼承人出生時刻的需要,這樣,禦用占星家們就能夠確定天象對他們的影響,從中挑選最佳者繼承皇位。中國人在幾個世紀內開發了更為精確的水鐘,其中包括壹種不用水而使用水銀的停表,但這些水鐘仍然不能滿足占星家們的特殊需要。

因此,在公元72年,佛教僧侶和數學家壹行制作了壹個有發條裝置、稱作“水運渾天俯視圖”的天文儀器。從這個名稱可以想見,水為之提供了動力——但機械原理對其運行起著調整的作用。遺憾的是,沒過幾年,這臺用鋼鐵制造的機械便開始銹蝕;另外,那臺時鐘也由於天氣寒冷引起內部結冰而出現種種問題。976年,張思訓用水銀替代水,建造了壹臺時鐘,但有關的詳細資料卻絕少傳世。

天文學家蘇頌按照宋朝英宗皇帝的詔令進行設計並於公元1090年建成的“水運儀象臺”堪稱中古時代中國時鐘的登峰造極之作。他的裝置是壹座天文鐘樓,高逾30英尺。頂部有壹架體積龐大的球形天文儀器,即渾儀。渾儀為銅制,靠水力驅動,用於觀測星相。鐘樓內放置天球儀,即渾象,其運轉與上面的渾儀同步,故可隨時對兩者進行比較。鐘樓前面是壹座木閣,分5層各開壹門,無論白天黑夜,每隔壹段時間,便有木人出現。木人擊鼓、搖鈴、打鐘、敲打樂器、出示時辰牌。所有木人都由巨大的報時裝置操縱。這架裝置則由巨大的樞輪提供動力,樞輪上有木輻挾持水鬥,水從漏壺中滴入水鬥,使整個儀器每個時辰前進壹個水鬥。

蘇頌的大時鐘從1090年起壹直運轉到1126年;隨後被金朝拆開,運至北京,在那裏又運轉了幾年。蘇頌的“水運儀象臺”是中古時代中國時鐘制造的登峰造極之作;遺憾的是,在後來的100年裏,由於戰爭的原因,這些技術沒有能夠最終保留下來。

摘自《世界古代發明》

參考資料:

/kexue/printpage.asp?ArticleID=269