每日科普分享精准不是梦 摆轮游丝的前世今生(一)

[腕知识] 今天给大家分享精准不是梦 摆轮游丝的前世今生(一)
  [ 钟文化] 一枚质量仅有百分之几克的元件将时钟从机械装饰转变为科学仪器,足够精准的时间测量助力航海家探索海洋,随后又将人类带入太空,摆轮游丝(Balance Spring/Hairspring)的故事是一段奇妙的冒险旅程。

  Tribute Gyro球型陀飞轮翻转组装

  混沌伊始,天地唯有黑暗和空虚;制表始创,至关重要的螺旋弹簧尚未萌生。早在文艺复兴时期,为了或多或少规范钟表机制的速率,制表师们殚精竭虑,青丝变白发。彼时,怀表大多挂在脖子上,或者缠绕腰间,甚少处于静止状态,振荡器不断受到干扰,因而走时精准度也就实在不敢恭维。游丝脱胎自猪鬃,“细如发丝”的表达毫不夸张。在这个精致的金属元件(形状如同阿基米德螺旋主发条)发明之前,当摆轮完成半周期振荡,就是凭借猪鬃的弹性摆动复位,这是一个经常被忽略的事实。因此,早期的“机轴擒纵机构”(Verge Escapement)依靠有机物维持振荡:这难免令人惴惴不安,因为大气湿度的微小变动就足以影响机制运作,所谓失之毫厘,谬以千里。

  Tribute Gyrotourbillon球型陀飞轮翻转腕表组装

  革命性创新

  这种混杂金属和有机毛发的机制既不成熟,也不实用,但却成功地激起了十七世纪(被历史学家称为“黄金时代”)科学家和学者的兴趣。时间本身并无意义,历史因伟人之名变得厚重非凡。让我们记住那些先行探寻时钟规范运作的饱学之士:伽利略、牛顿、惠更斯、Abbot Jean de Hautefeuille、以及英国数学家和物理学家罗伯特·胡克等等,他们都想方设法,提高对应年代时钟的规范性。尊享盛名的激励,名留青史的渴望,到了1630年代,科学家们开始寻求规范时钟速率,进而惠及所有便携式计时仪器的方法。

  这是一个艰巨的挑战,堪比寻找哲学家的石头和永动机。最初,天文学家伽利略通过观察,发现了摆的等时性,并以此为基础构想出一种(虽然不完美)机器。时钟的替代元件出现在1659年,荷兰数学家和天文学家克里斯蒂安·惠更斯将钟摆悬挂在螺纹上,并采用与擒纵机构非刚性连接的方法。这引出了一个棘手的问题,即如何确保时钟的精准计时?1660年,布莱士·帕斯卡(机械计算器发明者)针对摆轮不规范运作提出了他的解决方案。布莱士·帕斯卡建议应用纤比人类头发的扁平游丝,将其与调节摆轮相连,以防止时钟受到轻微冲击或突然移动时失去平衡。制表师2023年腕表重磅更新:手表,又叫腕表。即佩戴在手腕上的用以计时的工具。而今天手表对于我们的意义已经不是看时间这么简单。那么今天手表对我们的意义是什么呢?在社交场合,佩戴手表,通常意味着时间观念强、作风严谨;而不戴手表的人,或是动辄向他人询问时间的人,则总会令人嗤之以鼻,因为这多表明其时间观念不强。在正规的社交场合,手表往往被视同首饰,对于平时只有戒指一种首饰可戴的男士来说,更是备受重视。有人甚至强调说:“手表不仅是男人的首饰,而且是男人最重要的首饰。”在西方国家,手表与钢笔、打火机曾一度被称为成年男子的“三件宝”,是每个男人须臾不可离身之物。们本该抓住这个想法;然而它却被遗忘在不知名的角落。

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  争议性专利

  广泛共识,1675年1月23日,克里斯蒂安·惠更斯被认定为游丝的发明者。这种纤薄的螺旋状弹簧改变了游戏规则,将时钟的精度提升了一个数量级,然而发明的所有权仍有争议,并引发了制表行业第一次真正的论战。克里斯蒂安·惠更斯向伦敦皇家学会的秘书发送了一封加密信件,简要解释了游丝的改良,被正式宣布为“inventor of the balance spring”(摆轮游丝的发明者)。此举立即引起了其他学者和著名制表师的抗议。Abbot Jean de Hautefeuille(时年28岁)声称早在惠更斯之前就已将这种原理概念化。而IsaacThuret(惠更斯委托他制造采用游丝的原型时钟)立即向Colbert提供了第二个样品,但这一次是以自己的名义。才华横溢的发明家罗伯特·胡克抛开缄默,声明早在1665年,他就提出了以纤薄螺旋状弹簧装配时钟的创意,并绘有证明图纸。

  毫无疑问,惠更斯受益于胡克的研究,前者借鉴了后者的结论推进了自己的理论。但应该指出的是,作为著名科学家,惠更斯也提出了光的波动理论,并发明了一个元件。这个元件和自由式擒纵机构(棘爪或杠杆)结合,将时钟从机械装饰转变为科学仪器。短短一年时间里,此前没有配备游丝的时钟纷纷吐故纳新。曾几何时,十七世纪的时钟一潭死水,亘古不变;仿佛一夜之间,它们突然成为可靠的测量仪器,每日走时误差仅有5分钟。

  游丝

  日期:1675年1月23日

  发明者:荷兰人克里斯蒂安·惠更斯

  目的:使时钟更加精准

  质量:小于005克

  应用:摆轮振荡的等时性

  结果:摆轮振幅恒定,时钟计时精准

  精准不是梦 摆轮游丝的前世今生(二)

  精准不是梦 摆轮游丝的前世今生(三)
男人带手表有什么说法?1.作为一件首饰。对一个男人来说,可以戴的珠宝首饰有限,而一块好表就成了体现男人品味的好物件。2.作为你简历的一部分。在有些职业中,将你的成功展示出来是非常重要的。比如高端顾问,一块对的表能够让客户觉得你给的建议是有分量的。也许你会觉得,如果客户看见他付的大把钞票就被我这样用在奢侈品上了,恐怕会不高兴吧?其实恰恰相反。一块昂贵的表传达给客户的信息是,你可以相信我给的专业建议,那可是你付了高价得来的呢。”3.传达一个信息:我可不像那些大学里的毛头小子一样,用手机来看时间。我非常重视时间,它的重要性值得我为它准备一件专门的物件。4.作为投资。一些收藏家可能愿意付出比原价高出几千美元的价格来收藏一块好表。

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