我所最喜歡的，就是這種探討技術與道理雜糅在一起的問題。

我一直有一個妄想，就是用純文字把技術問題說清楚。我知道著很難，然而，脫離了圖紙，更容易解釋技術背后的思想。

這次我要試試，不上圖紙。

（此圖是鎮(zhèn)樓用的，不算圖紙）

亂七八糟的前期鋪墊

關于時間，我們曾經有過很多的記錄辦法。比如：日晷、銅滴漏壺、燃香、機械鐘、懷表手表。然后，還有石英鐘和原子鐘。

前面的一堆都是基于天文時間。也就是把地球自轉、公轉等運動看做嚴絲合縫的規(guī)律運動，以此為基準來制定時間。后面則是基于物理時間，根據分子震蕩、元素衰變等物理性質，以此來制定時間。

事實上，天體運動在某種程度上是在緩慢變化的，以此制定時間必然有誤差。更荒謬的是，地球年與太陽年就有區(qū)別。比如，原始定義的一秒鐘，可以是地球自轉一周圈所用的時間的

多少分之一，或者是地球公轉一周圈所用時間的多少分之一。這個必然有誤差，要不，閏年是怎么來的？

相較而下，以物理特性來制定時間標準就準確得多。因此，時間標準也就隨著科技手段的提高，從太陽標準變?yōu)榱嘶疚锢砹繕藴剩阂幻胧墙^對零度下，在零磁場的環(huán)境中，銫133原子基態(tài)的兩個超精細能階間躍遷對應輻射的9,192,631,770個周期的持續(xù)時間。

然而，如果細追究的話，比如你搞到了相對論或者量子力學的領域，連時間本身的性質都有了變化。這實在太博大了，遠遠超過了礎潤齋全齋的智商總和，搞不掂。

好，咱們就只在經典物理的范疇內探討時間。不對，應該說，咱只在天文時間下討論鐘表。

如果按天文時間的話，日晷應該是最精確的計時工具，如果你能夠把晷針做得足夠細，把晷盤刻畫得足夠均勻的話。當然這在古代當然是不可能的事情，事實上，絕對等分是完全不可能達到的事情，就像誤差永遠不可能消除一樣。你別掙扎了，這是物理學的基本原則。

日晷是根據日影來反映地球自轉，這是與時間定義最接近的一種測量辦法。路徑最短，所以理論上最精確。

但是，日晷也只能在太陽在天上的時候用用，落了山，只好用燃香的辦法來了。焚膏繼晷！這簡直是最不精確的方式，一根香做得密度、燃料分布不同，就能導致燃燒忽快忽慢。

除了應用天文原理的，還有應用流體力學計時的，銅漏滴壺、沙漏等；還有應用機械傳動計時的。

流體力學計時也不靠譜。水滿與否,誤差很大。不得不應用多級滴漏的方式來縮小這個誤差,所以一整套同滴漏壺擺在那里，占地面積很大，很唬人。西洋的沙漏也很有情趣。

如今探討機械傳動計時.這是真正能實現移動持續(xù)計時的方式。

首先，你要給我一個動力

我們知道，機械鐘表是用發(fā)條的彈性勢能作為動力的。發(fā)條從緊到松，是釋放能量的過程。這個釋放速度是不均勻的，畫出來時一條曲線而非直線。

機械鐘表，其計時原理就是，把彈性勢能最足的時候記錄為起點，彈性勢能最小的時候記錄為終點，把這其中的時間等分。因此，必須要求釋放能量的過程均勻，也就是當彈性勢能轉化為動能的時候，把動力等分釋放。

其實，這里機械的動力也不一定要求由發(fā)條提供。你用水力、風力、哪怕是蒸汽機的飛輪，都可以用作動力。只不過，你就需要更強大的擒縱系統、等時系統和制造材料了。相比較，還是用發(fā)條吧。

機械世界中的等時性：單擺與表擺

單擺很有名，據說是伽利略發(fā)現了它的擺動等時性。它由一個擺、重錘組成，基于重力勢能與動能的相互轉化，在擺角比較小的范圍內，可以近似看做是簡諧運動。這個發(fā)現讓人類在陸地上 建造出了高大的鐘樓，城鎮(zhèn)生活從此納入了時間軌道。然而，地球除了陸地還有海洋，在顛簸的船上，單擺可就傻了，必然要有一種新的擺動形式。

經緯線像一張大網，把地球包括其中。它的出現，使得人類第一次有了一個準確標準的定位系統。緯度是根據星辰與太陽等天體測量出來的。經度可不行，必須根據天體測出當地的時間，在于格林威治標準時間做對比，推測算出。

這就需要船上有一個準確地鐘表，忠實記錄格林威治時間。

這里必須要求是表擺系統。為什么？

兩個原因：1、單擺是根據重力的，需要穩(wěn)定。船上太動蕩，完全沒法用單擺。2、更重要的是單擺周期是由擺長、當地重力加速度決定的。不同緯度的重力加速度不同，大航海不可能沿著緯線走，所以從理論上限制了單擺鐘表在航海上的應用。

所幸，發(fā)條的出現，幫我們解決了這一問題。發(fā)條有兩類，一種是驅動發(fā)條，擰緊了慢慢放松。第二種是平衡發(fā)條，也叫游絲。它像彈簧一樣，有一個平衡態(tài)，左轉是緊，右轉是松。一緊一松，根據胡克定律，進行彈性勢能與動能的轉化，也是近似的簡諧運動。畫出來也是一條正弦線。

表擺就是基于這種原理制造出來的系統，一個環(huán)形游絲，為了增大慣性，再配一個擺輪。它是根據彈簧特性，理論上不受重力加速度的影響，所以可以任意移動，甚至可以隨便轉動。這樣，鐘表就不必傻乎乎地呆在一個地方了，它可以放在船上，揣在懷里，戴在手上。

當然，世界并不那么完美，任意轉動還是會對精確性有一定影響，所以基于陀螺儀原理的陀飛輪表出現了，這個以后再講。

總之，單擺和表擺兩個系統提供了等時性。然而由于討厭的摩擦力的存在，它們動著動著就會停下來，嗯，這個才是最討厭的。

擒縱系統與差速器

首先講講，什么是擒縱系統。

好吧，我們擁有了擺動系統和發(fā)條：一個是有固定周期但是需要外部供能的系統，一個是不規(guī)則釋放能量的系統。如果兩者能結合起來，就可以精確記錄時間了。正好，擒縱系統就是這一完美聯姻的執(zhí)行者。

狹義上的擒縱系統就是一個棘輪和擒縱叉。棘輪被發(fā)條所驅動，有動力地單向轉動；擒縱叉與表擺或單擺連接，有規(guī)律地左右擺動。當擒縱叉反向擺動的時候，叉子正好碰上棘輪的棘突，把運轉的棘輪給“擒”住了，不再轉動。當擒縱叉正向擺動的時候，叉子又離開棘輪的棘突，把棘輪給“縱”走了，繼續(xù)轉動。

這一擒一縱，棘輪就一停一走。由于擺的簡諧運動，棘輪不得不按照擺的步調一走一停，發(fā)條的彈性勢能也按照擺的步調有規(guī)則地釋放。擒縱系統的關鍵就是動力等分，這就叫動力等分。

我們就可以利用者等分的動力去驅動齒輪組，秒針、分針、時針于是被精確地驅動起來了。

更有趣的是擒縱系統獲取能量的方式。在擒縱叉正向擺動的時候，棘輪一推，擺系統就獲得了能量。就像你小時候打秋千，每次經過地面的時候你爸爸都推你一把似的。設計思路非常精巧。

所有的控制系統都是占據著傳遞渠道來實現控制的。

不過，我還要講一講這個傳遞系。指針系統是發(fā)條釋放能量的目標趨向物，按照發(fā)條—擒縱系統—齒輪組—指針系統這一傳遞過程來講，表擺作為控制者，是此流程中的一個關鍵中間環(huán)節(jié)，理應居于系統的中間位置。然而，表擺在形態(tài)上卻是一個末端。怎么實現的呢？它不是把動力一份一份地傳遞下去，而是高居系統形態(tài)的末端，讓整個系統向它供能，它自顧自地擺動，迫使整個系統隨著它的步調運轉。

所以說，占據傳遞渠道并不意味著必須在中間當苦力。能夠把持整個系統的步調才是王道。

說到這里，我很想為發(fā)條鳴不平。擒縱系統和擺動系統是一整套控制系統。事實上，你整個控制系統的生命力都是人家動力部提供的，卻還要控制動力部的步調。正所謂吃著人家的糧，玩著人家的娘，狗日的！

擒縱系統與差速器在功能上很有關聯性。首先，都是動力的傳動機構；其次，都是動力的分配機構，一個負責動力等分，一個負責動力不等分。差速器的重要性已經在《車同軌、合轍押與車輪的制造》一文中講過，它通過“這邊走不通就走這邊”的游擊思想，把人類帶入了機器做動力，以軸驅輪的高速移動時代。擒縱系統沒有差速器那么龐大的動力，只是利用發(fā)條微弱的彈性勢能，小強度快節(jié)奏地一擒一縱。

不過別小看這一擒一縱，它把整個人類歷史都擒縱自如，玩弄于股掌之間。

人類是被時間任意擒縱的俘虜

其實任意一種東西的出現，都有其技術基礎與社會基礎。而這兩者通常都混在一起，難以明分。鐘表也不例外。

鐘表的出現，一個是因為交通的需求，一個是生活的需求，還有天文測量的需求。

首先，天文學家在觀測天象，繪制星表的時候，需要知道兩次天象發(fā)生間隔的準確時間。所以，出現了大擺長、大重錘的精密單擺式座鐘。好吧，這里說座鐘實際上是委屈它了，英國天文學家弗拉姆斯蒂德擁有一臺鐘，擺長長達4米。這不得不建造一座鐘樓來容納它的超大體量。

鐘表的出現還有另一條路子，比如說修道院需要鐘聲來提醒修士們做禱告。那個時候沒必要劃分出精確的小時與分鐘，只需要在一天中的特定幾個時段響幾下就行。比如：７世紀，教皇下令隱修院的鐘每２４小時要敲響７次。

由于大航海時代的到來，測定經度需要有一個隨船的精密航海鐘。所以，表擺應運而生。在表擺式鐘表出現以后，由于單擺鐘的可靠性與精密性，表擺一時間還無法取代。因為單擺鐘可以靠加長擺長，增大重錘來提高精密性，節(jié)快慢也很方便，調整重錘配重鈕就可以了。而表擺則受制于游絲的工藝。依靠材料總歸不如直接依靠物理定律更可靠。

然而，隨著火車的出現，一切都變了。由于軌道使用的唯一性，所有在軌道上跑的列車都要嚴格按照運行圖運行。所以，交通不再是一種可松可緊的自由行，制定鐵路標準時勢在必行。更加精密的懷表與腰表出現了，并配發(fā)各個工人：站長、司機、道岔工等。在那個年代，鐵路鐘就是準時的代名詞。

后來打起仗來，指揮官們發(fā)現把表綁在手腕上比揣在懷里更方便。紳士們的懷表從此成了懷舊物。

當能夠明確計時的工具出現之后，時間就成了全社會運轉的標準。以前，我們要吃飯是因為餓了，要睡覺是因為困了，要喝酒是因為興之所至，要約會是因為月上梢頭。

然而，擒縱系統成熟之后，一切的動因都變成了：時間到了。

我們發(fā)明出來的車輪在轉動，我們可以坐在移動的車輪之上的車廂里。我們發(fā)明出來的鐘表在轉動，可我們只能做轉動秒針威壓下得奴隸。這真是一件悲涼的事情，尤其對于我這種愛遲到的懶漢來說。

其他的東西

擒縱叉與棘輪不住地摩擦，所以擒縱叉的叉口，要用寶石。表擺的軸承、單擺的刀口，都是運動大戶，為了耐用，也要用寶石做成。所以，機械手表都被稱為多少鉆多少鉆。

哦哦，由于我的失誤，這里應該還必須提到另一個擒縱系統——蚱蜢擒縱系統。這實在是太美妙了，沒有應用到游絲、單擺，單純只是幾根杠桿，幾個重錘。組成一個蚱蜢的樣子，有兩條腿。這兩條腿交替對轉動的棘輪一擒一縱，這個系統里沒有多余的控制者，算是借力打力，使之相制衡。

發(fā)明這個擒縱系統的是英國人約翰·哈里森，這個發(fā)明早于同軸擒縱系統，它在無法制造出發(fā)條和游絲的年代，率先擺脫了單擺的限制。事實上，航海時代用的第一代航海鐘，就是蚱蜢擒縱系統的。

（應該還有一些，沒空了，以后再補充）

礎巳雜輯，我的定位一直是“有五谷味道”。這一篇少，下一篇將更出格，連技術都拋卻了，單談了一通道理。方形，這個趨勢不會任由它發(fā)展下去的。