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2016-10-31
学堂君
科技学堂
现在，时间的概念已经成为现代生活的一部分，就像喝水呼吸一样寻常，几乎难以感觉了。时间的工具存在于生活的各个细节中，墙上的挂钟、电器的定时、甚至在电脑上输入“时间”都会自动补齐现在的年月日时分秒。时间概念的形成离不开工具的转变，而计时工具的变革来源于十四世纪的钟摆的发明，请看本期的创客动手做，一起做一个简单的钟摆吧：在本期的创客动手做中，伊娃老师制作了一个简单的钟摆，知道了伽利略发现了摆的等时性原理和惠更斯对钟摆的研究。但你知道吗，惠更斯的这个发现点开了一个新的科技树，时间的概念慢慢为人们所熟悉。
你的文明诞生了大科学家惠更斯你消耗惠更斯进行一项科研你获得科技点“机械”在惠更斯的摆钟发明之前，我们看看人们是怎么计时的：许多文明都会观察太阳、月亮等星体来确定时间和季节（毕竟历法是属于远古时期的科技点）。埃及人利用方尖碑等推测时间，而中国的圭表、日晷等也有类似的作用。最早利用水作为计时工具的文明是古埃及。柏拉图把水钟引入古希腊，并得到广泛的应用。水钟也传播到世界各地，据李约瑟推测中国的铜壶滴漏也是从美索不达米亚传来的。利用蜡烛或香火计时也是古代的常用手段，“一炷香”等概念也经常出现古代生活中。烛钟、香钟可以较为方便计算一段时间，却无法长时间使用。宋朝的苏颂建成了“水运仪象台”，利用水作为动力，实现浑天、浑象和司辰等功能，然而这个精密的仪器却未能传承下来，数十年后毁于战火。
在机械钟发明之前，日影钟是人们最常使用的计时工具，但它的局限性非常大，精度也很低。水钟常作为辅助使用，但精确程度也非常低。而香钟烛钟精度较好，却无法长时间使用。天文钟具有较高的精度，制造成本却非常高，无法大规模使用。在惠更斯之前，机械钟也被发明出来。早期的机械钟利用重力作为动力，驱动钟表走动。这个发明让计时工具摆脱了自然条件等限制，特别是机械钟中“擒纵器”的发明，让计时的精度得到很大的提高。但由于机械传动的损耗，这个精度并不能很好的保证。直到十七世纪惠更斯将伽利略发现“摆的等时性原理”应用于机械钟，才形成现在摆钟的原型。擒纵器是一项广泛应用于钟表的技术，由拜占庭人发明。最早是唐朝的一行和尚将这个机械应用于钟的设计，唐代梁令瓒设计的水钟、宋代苏颂设计的水运仪象台等都用到了擒纵器的原理。（提到梁令瓒，推荐你去看看他的二十八宿神形图，非常非常魔性）你留意到这个装置吗？它就是简单的擒纵器，由一个齿轮和两个木片组成，每次转动都会卡一下，这可以让钟保持更好的精确性。
而在摆钟钟常见的擒纵器是这样的，形状虽然不一样，但作用是相同的。如果你有背面透明的手表，也可以很容易找到里面的擒纵器。
而让摆钟进一步保持精准的是钟摆，人们发明了各式各样的摆钟，功能不断完善，但钟摆是始终不变的。摆的等时性原理据说是伽利略在观测比萨教堂的吊灯摆动时候发现的现象，当摆的幅度小于5°时，它只和重力加速度及绳子的长度相关，由于影响因素非常少，也很好控制，所以将它应用于钟的设计之中是一个很好的选择，机械钟的精度可以达到一年只误差一秒的水平，在日常的生活中足以使用。作为计时工具，摆钟被使用了数百年，直到十九世纪才被石英钟所逐渐替代，逐渐推出历史舞台。它的发明为工业革命提供了科技保障。工业革命需要让工人对时间有更加深刻的认识，工厂的工作时间精确到分，这样才能保证生产的效率，而摆钟（以及后来的怀表、手表）则成为工业革命时期人们日常生活常见的机械。而随着信息时代的到来，人们对于时间精度要求越来越高。一个多月前发射的“天宫二号”上就搭载一个“空间冷原子钟”他的精度更是达到了三亿年仅误差一秒。
回顾计时的历史，人类在科技树上越攀越高，不停地超越自己的极限，新的科技革命也将更快的到来。
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