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時鐘的技術史 目錄 大綱 早期計時工具 近代計時工具 現代計時工具 參考資料 時鐘 時鐘簡稱為鐘，所有計時裝置都可以稱為計時儀器。鐘錶在現代中一般有兩層含 義，一是各類鐘和錶的總稱，另一個是專指體積較大的錶，尤指機械結構的有鐘 擺的鐘。 時鐘是人類最早發明的物品之一，原因是需要持續量測時間間隔，有些自然的時 間間隔可以用觀測而得，較短的時間間隔就需要利用時鐘。數千年計時設備的原 理也有大幅變化，日晷是利用在物體在一平面上影子的變化來計時，計算時間間 隔的儀器也有許多種，包括最廣為人知的沙漏。配合日晷的水鐘可能是最早的計 時儀器。歐洲在1300年發明了擒縱器，後來也創作了第一個機械鐘，可以利用像 擺輪之類的振盪計時設備。發條驅動的時鐘約在15世紀出現，鐘錶業約在15世紀 至16世紀開始發展，1656年發明了擺鐘，因此在計時的準確性又進一步提昇，當 時因為航海導航對時間的精確性要求，也帶動時鐘可靠性及精確性的提昇。電子 時鐘在1840年申請專利，二十世紀電子學的發展產生了可以完全不用機械機芯的 時鐘。 現在時鐘內的計時元件是諧振子，一個會以固定精準頻率振盪的物體，諧振子可 能是單擺、音叉、石英晶體，或是原子在發射微波時電子的振盪。類比型的時鐘 會用指針及角度表示時間，數位時鐘則是用數字的方式表示，有兩種時間表示法： 十二小時制及二十四小時制。大部份數位時鐘都是用電子設備及液晶、LED及真 空熒光顯示器來顯示時間。時鐘功能也是現在電腦、手機的標準功能之一。 為了方便性、距離、電話或是盲人的需求，有用聲音報時的聽覺時鐘。為了盲人 需求，也有用觸摸方式可以感知其時間的盲人時鐘，其中有些類似傳統時間，但 調整其設計，可以直接觸摸錶面得知時間，但又不會影響計時功能。計時技術也 在持續演進之中。 早期的計時工具 許多古老的文明會觀察天體──通常是太陽和月亮，以確定時間、日期和 季節。現今在西方社會通用的六十進制時間系統，可追溯至約四千年前 的美索不達米亞和古埃及；後來，中美洲地區開發類似的系統。 第一個日曆，可能在冰河時代末期，由狩獵收集者創造。他們利用如樹 枝和骨頭等工具，記錄月相和季節。 世界各地──特別是在史前時期的歐 洲──都有石陣，例如英格蘭的巨石陣。石陣相信是用來預測晝夜平分點 或至點等的時間。那些巨石文明沒有留下歷史紀錄；因此，現代對他們 的日曆或計時方法，所知甚少。 日影鐘是第一個能夠量度小時的裝置。已知道最古老的日影鐘來自埃及， 用綠片岩製造。古埃及約在公元前3500年建造的方尖碑，也是最早的日 影鐘之一。 埃及的日影鐘把白天分為十個部分，另外加上4個「微亮小時」── 早上 2個、傍晚 2個。有一種日影鐘由一枝長桿和高架橫桿組成，長竿上有5個 不相等的記號，橫桿的陰影會投射到記號之上。橫桿在早上指向東方， 在正午會指向西方。方尖碑的運作方式差不多：陰影投射到圍繞它的記 號上，埃及人從而可以計算時間。方尖碑可以指出上午或下午、夏至或 冬至。 現在己知最古老的水鐘 ，在法老阿蒙霍一世的墓中發現，這顯示古埃及 最先使用水鐘。另一方面，相信沙漏也是由古埃及人發明。此外，埃及 自公元前600年，開始使用鉛垂線在晚間量度時間。這工具的鉛垂線跟勾 陳一致，形成南北子午圈。當特定的星宿橫過線時，就能準確報時。 柏拉圖把水鐘（漏壺）引進古希臘之後，水鐘成為古希臘廣泛使用的計時工具。柏拉 圖也發明了一種以水鐘為基礎的鬧鐘。希臘人和新巴比倫王國保存計時記錄，作為組 成天體觀察的重要部分。漏壺也用在希臘法庭，和後來的羅馬法庭上。 雖然水鐘比日影鐘更好用──水鐘在室內、夜間或天空多雲的日子都可以使用；不過它 他們不準確。因此，希臘人尋求方法改善他們的水鐘。到了公元前325年，水鐘的準確 度大為改善，雖然仍然及不上日影鐘。這時的鐘有鐘面，其上有時針，令人更容易讀 準時間。水鐘較常見的問題是水壓：當容器注滿水時，增加的水壓令水流更迅速。在 公元前100年，希臘和羅馬的鐘錶專家，開始解決這個問題；其後的幾個世紀，在這一 方面得到持續改善。為了抵消高水壓增加的水流量做成的影響，裝水的容器造成圓錐 形狀，上濶下窄。於是雖然水平面下降的距離相等，但當容器水滿的時候，流出的水 要比水半滿的時候多。然而，還是有些問題沒有得到解決：如溫度的影響。天氣寒冷 的時候，水流比較緩慢，甚至可能凍結。 雖然希臘人和羅馬人大大改進水鐘的技術，他們仍然繼續使用影子鐘錶。據說數學家 和天文學家比提尼亞的狄奧多，發明了全球通用的日晷。這個日晷在地球上任何地方 都能準確報時，不過現代對它所知甚少。羅馬人在奧古斯都大帝統治期間，建造有史 以來最大的日晷──奧古斯都日晷。其晷針是從赫利奧波利斯而來的方尖碑。 近代時鐘的演變 機械鐘 機械鐘由唐高僧人一行人等發明。至元明時，計時器擺脫了天文儀器的 結構形式，得到了突破性的新發展。元初郭守敬、明初詹希元創製了「大明 燈漏」與「五輪沙漏」，採用機械結構，並增添盤、針來指示時間，其機械 的先進性便明顯地顯示出來，時間性電益見準確。到14世紀，西方國家廣泛 使用機械鐘。在十六世紀，奧斯曼帝國的科學家達茲·艾-丁發明機械鬧鐘。 擺鐘 1583年，義大利人伽利略建立了著名的等時性理論，也就是鐘擺的理論 基礎。1656年，荷蘭的科學家克里斯蒂安·惠更斯應用伽利略的理論，設計了 鐘擺。第二年，在他的指導下，年輕鐘匠哥士達成功製造第一個擺鐘。1675 年，他又用遊絲取代了原始的鐘擺，這樣就形成了以發條為動力、以遊絲為 調速機構的小型鐘，同時也為製造便於攜帶的袋錶提供了條件。 袋錶(懷表) 18世紀期間發明了各種各樣的擒縱結構，為袋錶（或稱懷錶）的發展奠 定了基礎。英國人喬治·葛咸在1726年完善工字輪擒縱結構；它和之前發明的 垂直放 置的機軸擒縱結構不同，所以使得袋錶機芯相對變薄。另 外，1757年左右，英國人湯馬士·穆治發明了叉式擒縱結構，進一步提高了袋 錶計時的精確度。這期間一直到19世紀，產生了大批鐘錶生產廠家，為袋錶 的發展做出了貢獻。 手錶 1904年，飛行員阿爾拔圖·桑托斯-杜蒙特要求他的朋友，法國製錶匠路易 士·卡地亞設計一個他可以在飛行時使用的錶。其實在1868年，百達翡麗已經 發明了手錶，不過當時這種女士的手鐲錶，只當作首飾。卡地亞創造了桑托 斯手錶，第一隻為男士設計而且實用的手錶。 石英振盪器 1921年，華持·加廸製造第一個石英晶體諧振器。沃倫·馬利遜和JW． 霍頓於1927年，在加拿大的貝爾實驗室製造首個石英鐘。之後幾十年， 因為由真空管組成的石英鐘笨重，它只能設置於實驗室中。1967年瑞士 人發表第一款石英錶，1969年，精工製作了世界上第一個商業化生產的 石英手錶──雅士圖。它的準確性和低生產成本，令石英鐘錶大受歡迎。 原子鐘 原子鐘比所有計時裝置都準確，數萬年才會誤差幾秒鐘，所以可以用 於校準其他鐘錶。第一個原子鐘於1949年發明，現陳列於史密森尼學會， 每年的誤差只有300億分之一秒。 參考資料 https://zh.wikipedia.org/wiki https://tw.answers.yahoo.com/question/in dex?qid=20100912000015KK08002 感謝聆聽 機械技術史簡報自我檢查表 檢查項目 簡報格式須包含： a. 封面 b. 目錄 c. 參考資料 頁碼 1.2.9 簡報內容須符合「題目」 3 簡報內容須符合「機械」 3.4.5.6.7.8 簡報內容須符合「技術。 3.4.5.6.7.8 簡報內容須符合「技術」 3.4.5.6.7.8 簡報內容須符合 過去 -> 現在 -> 未來 3.4.5.6.7.8 附註 機械技術史簡報自我評分表 1.各項評分項目每項最高10分，每項評分分別為：6~10 分(優)、5 分(普通)、3 分(待加強)。 2.評分項目標準： A. 報告內容：PPT 的標題與內容是否符合機械技術史（與機械技術史相關）。 B. 投影片製作：投影片的編排與製作，對觀眾而言，PPT 看起來是否屬於精心編排，例如字體大 小編排適當，圖片清晰可辨別等。 C. 組織邏輯：報告人是否熟悉自己的報告內容，報告表現是否段落分明，清晰，層次井然有序。 D. 時間的掌控：報告的時間是否恰當，對時間的掌控是否合宜（時間太短或過長均不宜）。 E. 表達能力：口說是否通順具有流暢性，意思的表達是否容易使人了解。 A. 報告內容 B. 投影片製 作 C. 組織邏輯 D. 時間的掌控 E. 表達能力 總分 6 5 7 8 6 32 心得 這是我第一次上台報告，一開始很緊張啊！ 不過從這次的經驗中，讓我學習到台風是需 要多次練習的，雖然我覺得我這次的報告不 甚理想，但是下次有機會的話，會把這次的 缺點給改進的，包括文字的排列以及字型大 小的拿捏，還有面對大家的心情轉換等等的， 克服緊張的完成報告。 建議 （課程建議。若有數點，請編號條列說明） 無