计时工具的演变1221100133周志敏.ppt

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1、计时工具的演变1221100133周志敏时间观念时间观念是来自人类观察感知到的自然时间或物理时间。人类生活在地球上，肯定很早就对寒暑更替、日升月落这些时间现象有了感受，所以人有时间观念肯定是很早的事情，在人类社会形成的时候，我相信就已经有一定的时间观念了。而四季、月圆缺和日升落，应该自然而然成为最早的时间标志吧。这是北京古观象台的圭表。圭表被认为是日晷的前身，但它的具体诞生年代无从考证，最早的记录出现在约三千年前的西周。水平放置用于读数的叫圭，指向北方，直立的杆叫表。它的主要用途是划分季节和制订历法。元朝郭守敬对圭表进行了改良，解决了表影边缘不清晰的问题，使测量精度大大提高。圭表的使用一直

2、延续到明清时期。古中国、希腊和罗马也各自发明了日晷。公元前3500年到500年，它是各地广泛使用的计时工具。晷面上的一系列的同心圆让节点（指针的端点）指示出日期，这样的日晷不仅是钟表，还可以当成日历来使用，晷影显示时间，节点显示日期。上图是紫禁城中的日晷，这是一种赤道式日晷，指针平行于地球自转轴，盘面平行于赤道。夏季，阳光照射在盘面北侧，冬季阳光照射在南侧，因此计时的只有一个盘面，在分点前后读取时间就不那么方便了。这是平面式日晷，需要经过计算来确定安装的方位。大约在中世纪前后，人们发明了便于携带的日晷。这是最早的折叠式日晷。这个黄铜日晷是1742年都柏林制造的，当时的许多便携式日晷附有指南

3、针，以精确确定方向。在北半球，日影顺时针移动，在南半球则是逆时针移动。在南半球的夏季，均时差（日晷显示的时间和钟表测算的时间的差值）比较大，因此日晷在南半球相对少见。一些精密的日晷被称作日光天文钟，有的离世界时相差仅仅一分钟。用影子测算时间直观而方便，但它依赖于太阳的运动，在阴雨天无法发挥作用。最早的机械计时工具是漏壶，也叫水钟，历史久远得无法考证它的发源地和诞生年代。关于它的历史记载最早可以追溯到公元前16世纪的古巴比伦和古埃及，但没有保留下来的实物。最简单的水钟的工作原理是让水流出容器，通过容器中剩余的水量判断时间，这种叫做泄水型漏壶，后来逐渐被受水型漏壶取代。上图为雅典古代市场博物馆

4、陈列的泄水型水钟，制造于公元前5世纪晚期陶土制水钟的复原品古波斯的水钟，中间有一个孔的碗漂浮在水面上，碗里盛满水的时候它会下沉，需要把碗捞起来继续计时。人们用小石子记录碗下沉的次数。希腊人和罗马人为注入式水钟加上了传动和擒纵装置，提高了它的精度。擒纵器简图改进后的精确水钟逐渐传入欧洲。李约瑟认为水钟可能在周朝由美索不达米亚传入中国，也有人认为中国人独立发明并改进了水钟，并传到了日本和韩国。图为元延祐铜漏壶，多级设计能够保证泄水壶的水压稳定，使计时更加精确。这组漏壶原置于广州，现藏中国历史博物馆。1090年（北宋时期），苏颂复原的水运仪象台完工，耗时两年。它最早是东汉张衡设计制作的，后来失传

5、。它不仅是一个精确的计时工具，还能观测天体运行，显示天文信息，堪称最早的天文演象馆和天文钟。可惜的是，这台水运仪象台在靖康之乱后被毁，后人没能再复制成功。沙漏最早出现于中国、希腊、意大利等地，有人认为它发源于中世纪的欧洲，最早可能出现于公元8世纪，但它直到14世纪才凭借航海和手工业的突飞猛进，在欧洲广泛普及。最早的文字记录是当时的航海日志。由于船只颠簸和海上天气多变，日晷和水钟并不适合用于航海，沙漏因此成为船员的最佳选择。这是意大利画家安布罗吉奥·洛伦泽蒂的作品《好政府的寓言：锡耶纳的公社》局部，节制女神捧着沙漏。这幅画创作于1338年，是关于沙漏最早的历史图片记载。当时沙漏在陆地上主要用

6、于为宗教活动和会议计时。麦哲伦航海时在船队的每一艘船上放置了18个沙漏。最著名的沙漏大概是元代书法家詹希元于1360年制作的五轮沙漏。根据宋濂的《五轮沙漏铭》，他在中轮上添加了一个机械拨动装置，使站立在沙漏上的两个木人能够击鼓报时。据游潜的《博物志补》，詹希元是为了解决漏壶中的水冬天会结冰的问题而发明沙漏的，这是中国最早的沙漏。公元1500年后，由于机械钟表的普及，沙漏渐渐衰落了。为了摆脱环境的影响，人们开始寻求更加稳定的计时工具，所以对普适性物理规律的利用可以说是一种必然。利用重力的水钟可以说是机械钟表最早的尝试，而现代钟表的历史应该从擒纵器开始。它能稳定地释放机械能，像脉搏一样实现计时

7、。它最早由古希腊拜占庭的斐罗（PhiloofByzantium）发明，用水力驱动，但最初却被应用于机械式盥洗台上的注水装置。1502年，德国锁匠和钟表制作者PeterHenlein用铁和螺旋弹簧制作了第一个怀表。左图的怀表也是他的作品，大约制作于1510年。因为PeterHenlein的家乡是纽伦堡，最早的怀表也被称为纽伦堡蛋（Nuremburgegg）。钟表制造业在15和16世纪飞速发展。下图为法国大革命期间的时钟，外