钟表的前世今生

时间是目前测量精度最高的一个基本单位，每个时代的计时仪器都代表着当时最高的科技水平。今天，小编和你一起坐上时光机穿越历史，看钟表的前世今生！

远古时期，人们对计时精度要求不高，日出而作，日落而息，太阳的位置是他们判断时间的唯一依据。

但随着社会的发展，人们对标准时间的需求逐渐显现。充满智慧的古人依据“不同的时刻太阳所处的位置不同，物体投射在地面的影子方向和长短也不同”这一原理，发明了初具现代钟表雏形的日晷。

利用日晷人们不仅可以判断时间，还可以判断月份和节气。不过日晷只能在看得见太阳的时候使用。

火钟和流体钟只能测量时间间隔，但人们可以通过天文测时的方法确定计时的起点，结合火钟和流体钟的测量结果则可以得知當时的具体时间。

火钟

忽略风速等环境影响，同一种燃料燃烧的速度是均匀的，古人根据这一原理发明了火钟。

古时官方使用的火钟通常为“定时蜡”：在蜡烛上刻上均匀的刻度，根据蜡烛的燃烧情况就可以测定时间的长短。

还有一种很有趣的古代闹钟——龙盘香钟。在一个类似龙舟的物品上点一炷香，香上悬挂几根系铃铛的细线，当香燃烧到细线的位置时会把线烧断，铃铛掉在龙舟下方放置的铜盘上，从而发出清脆的响声，告诉大家时间。挪动细线的位置可改变“叫醒”人们的时间，这大概是人类历史上最简单的闹钟了。

流体钟

我国古代主要使用的流体钟是漏刻。漏刻由漏和刻组成，漏是指在盛水的壶上留一个小孔，水会一滴一滴地从壶中流出。刻是指浮在水面上的刻度尺，随着水面的下降，刻度尺逐渐下降，可以指示时间。最常使用的漏刻是“一刻之漏”，我国古代很早就将一昼夜分为一百刻，其中一刻就是指滴完一壶水的时间。

漏刻运用最多的场合是古代军事活动，但如果作战时处于天寒地冻的环境，水易结冰，漏刻就无法使用，沙漏便应运而生。

沙漏的制造原理与漏刻类似，它是根据流沙从一个容器漏到另一个容器的周期现象来计量时间。摆脱了水压的限制，沙漏比漏刻要精确很多。最著名的沙漏当属元朝詹希元发明的五轮沙漏——在漏斗中装满沙子，沙子流出推动轮子旋转，最后一个轮子上有指针，可以指示时辰。这种沙漏已经成为一种机械性的时钟结构。

早在北宋时期，苏颂发明的水运仪象台中就用到了机械钟的核心——擒纵机构。然而，这在当时并没有引起朝廷的重视，发明者苏颂也没有传下详细资料，让人扼腕叹息。

欧洲的机械钟诞生于13世纪，比我国的水运仪象台晚了整整三个世纪，依据的是“单摆的等时性（单摆摆动的摆角小于5度时，摆长固定，则其摆动周期一定）”原理。

电子表

20世纪，人们发现了电磁振荡现象，并以此为基础发明了电子表。

第一代电子表利用磁场推动机械钟走时，电池给振荡器提供能量使其发生并维持振荡，振荡器磁场的周期性变化作用于摆轮上的永久磁铁，推动摆轮来回摆动，带动指针转动，以此指示时间。这种表每天的误差约为15s。

第二代电子表增加了音叉进行稳频，使整个振荡系统的振荡频率取决于音叉的振荡频率，将误差降为每天在5s以内。

第三代电子表使用石英晶体进行稳频，产生非常稳定的32 768Hz频率信号，通过集成电路变换成每秒振荡一次的信号，进一步提高了计时精度。

第四代电子表的机械结构已经减少到最小程度，用集成电路代替齿轮，用发光二极管或其他显示元件代替指针，每天的误差不到0.1s。

电波钟

电波钟被称为新一代智能钟表，其工作原理是：在石英钟表内部放置一台接收机接收地面发射站以长波发送的标准时间信号，并进行自动校准，其精度可以达到亚毫秒量级。

原子钟

原子钟应该算是目前计时精度最高的测量仪器了，它利用原子的振荡频率计时。各个国家标准时间的维持依靠的就是原子钟组，常用的原子钟有氢钟、铯钟、锶光钟等。原子钟的精度很高，每2000万年可能才慢一秒。频率稳定度最高的是锶光钟。

脉冲星计时

脉冲星计时是近两年比较热门的研究话题。脉冲星诞生于超新星爆炸，是处于快速自转状态的中子星。现在己知约2600颗脉冲星，几乎全部位于银河系，它们像灯塔一样，发射出的光束周期性地扫过地球，而且周期相当稳定。利用脉冲星的这一特性可以建立高精度的时空参考架，有可能会比原子钟的稳定性还要好！（据科学大院、新浪网）