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中国古代的计时器有日晷、水钟、火钟、铜壶滴漏等，这只能算是古人的计时器。没有“嘀嗒嘀嗒”的钟表声，都不能称作钟表。到了1088年，北宋苏颂主持建造了一台水运仪象台，能报时打钟，它的结构已近似于现代钟表，可称为钟表的鼻祖。而且，它有擒纵器。正是擒纵器工作时能发出“嘀嗒嘀嗒”的声音。这就是钟表与计时器的区别。国际钟表界都把擒纵器视为钟表的心脏。

擒纵机构位于轮列和振荡器（调速机构）之间，其功能是每当振荡器通过死点时，将少量的能量分配给振荡器。“死点”的定义即振荡器停止时占用的休止位置。启动时，振荡器从死点起摆，每次摆动，必须脱开擒纵轮的一个齿，使轮系和指针以极小的跳动旋转，并使振荡器有很均匀的随动频率。

英国著名科技史家李约瑟认为：“苏颂把钟表机械和天文观察仪器结合以来，在原理上已经完全成功，他比罗伯特·胡克先行了6个世纪。”12世纪以后，中国钟表技术传入欧洲，欧洲人才造出钟表，可以说是中国人开创了人类钟表史，影响了后来西方钟表的发展进程。

图1.中国古代日晷

瑞士：手表王国

瑞士是世界公认的手表王国。瑞士的制表工艺最初几乎全靠手工操作。1845年开始有了制表机械，开始大批量生产，这一行业才真正成为一个现代工业部门。在其后的一个世纪中，手表产量迅猛上升，最高年产量曾达1.04亿只（表及机芯），占世界总产量的40%，几乎全部为了出口。全世界的出口手表中，每10块就有7块来自瑞士。面对世界上日趋激烈的竞争，在1921年，制表业集资成立了瑞士制表研究所，后来又在1962年成立了电子制表中心，二者都是设在纳沙特尔市的研究开发机构。在20世纪70年代中期以前，一些新技术首先在瑞士出现。其中有：世界上第一块石英手表（1967年）、最早的液晶数字显示、最薄的手表（厚度低于1毫米）、装在表带里的体温电池（发出微电流驱动手表）。 手表本是瑞士人称霸的领域，石英表又是在瑞士首先发明的，但只因没有及时大力开发这种新技术，在20世纪70年代中却被日本和香港等地赶了上来。瑞士在自己的传统领域中遭到挫败，不得不从1974年起大量削减产量。

瑞士手表本来就分两大品种。一种是与珠宝高度结合的高档表，与其说是“时计”，莫如说是“首饰”。这一类手表以西方社会富有人士为销售对象，一直未受什么影响。受到打击的是一般价格的机械表。经过10年的努力，潜心研制，到了20世纪80年代，瑞士制表商又卷土重来。他们抛出了一系列便宜的塑料石英走针表，其中最早、也是最有名的叫做Swatch。这是一个自造的英文字，后5个字母就是“手表”，而前两个字母也是英语“瑞士”的开始字母。它价格便宜，形式多样。石英机芯封死在塑料表壳内，所以坏了不能修，但据说也不容易坏，换一次小电池可以走两三年。这种表在西方市场上获得很大的成功。

电子表

电子表是内部装配有电子元件的表，戴电子表的人一定都为它的方便和准确性而感到高兴。它不但能显示时间，而且能显示星期和日期。

机械表利用的是机械振动，电子表利用的是电学振荡。最早的振荡电路是由电感器和电容器构成，称为LC电路，但其频率稳定性却不大好，后来，科学家们用石英晶体代替LC振荡器，就大大提高了频率稳定性。一般分数字显示式和指针式两种。

液晶电子表以其精确、廉价、节电和款式多样化的优点，广受青睐，带动了手表行业的一场革命。

将石英晶体运用在钟表上是一种现代的发明。第一只石英表在1969年首度出现。

和音叉会循某种规律振动一样，当石英晶体受到电池电力的影响时，也会产生规律的振动。

石英晶体每秒的振动次数高达32768次，我们可以设计简易的电路来计算它振动的次数，当它数到32768次时，电路会传出讯息，让秒针往前走一秒。

因为石英的振动相当规律，即使是便宜的石英表，一天之内的误差率也不会超过1秒。

图2. 没有物理表盘的概念手表

原子钟

原子钟是目前世界上最准确的计时工具，它出现于20世纪50年代。原子钟是利用原子吸收或释放能量时发出的电磁波来计时的。由于这种电磁波频率非常稳定，再加上利用一系列精密的仪器进行控制，原子钟的计时就可以非常准确了。目前用在原子钟里的元素有氢、铯、铷等。原子钟的精度可以达到每100万年才误差1秒。这为天文、航海、宇宙航行提供了强有力的保障。

美国《科学》杂志于2001年7月12日公布的一项研究结果表明，美国科学家已经将先进的激光技术和单一的汞原子相结合而研制出了世界上最精确的时钟。位于美国科罗拉多州博尔德城的美国国家标准与技术研究所的科学家研制出了这种新型的以高频不可见光波和非微波辐射为基础的原子钟。由于这种时钟的研制主要是依靠激光技术，因而它被命名为“全光学原子钟”。

领导这一研究的美国物理学家斯科特·迪达姆斯说：“我们首次展示了这种新一代原子钟的原理，这种时钟可能比目前的微波铯原子钟精确100〜1000倍。”它可以计算有史以来最短的时间间隔。科学家们预言这种时钟可以提高航空航天技术、通信技术，如移动电话和光纤通信技术等的应用水平。

有报道称，2011年4月6日，一组日本的专家发明了目前最精确的新原子钟。这个“光晶格”钟非常敏感，甚至能探测到地球引力的微妙变化，这使得科学家能精确测量时间到小数点后17位。它还极大地提高了GPS跟踪系统，能够精确地检测到小至10厘米的高度差异。

钟表在我国

我国近代机械制钟工业始于1915年。民族实业家李东山出资在烟台开办了中国时钟制造业的第一家钟厂—烟台宝时造钟厂。并在1918年自制成功第一批座挂钟投放市场。1927年，烟台第二家造钟厂—永康造钟公司开业。到1937年，烟台钟表工业已拥有6家企业和相当的生产规模。据1934年的统计，仅德顺兴、永康、慈业3家造钟厂已拥有职工1416人，拥有各类从德、英、法等国进口的生产设备149台，年生产座挂钟10.88万只。产品不仅销往华北、华东、东北、华南各大商埠，还销往新加坡、菲律宾、马来西亚、印度尼西亚、夏威夷等10多个国家和地区。

新中国成立后，我国钟表工业得到迅速发展，取得了令人瞩目的成绩。1955年由天津、上海试制出第一批国产手表。经过几十年来不断地进行技术改造和改进，我国手表行业已形成具有相当生产能力和配套完整的工业体系。1988年手表产量已达6700多万只，其中石英电子表2900多万只，手表产量居世界第四位。在品种方面，已成批生产机械男表、女表、日历表、双历表、自动表、怀表、秒表、数字式和指针式石英表等。在质量上，手表的走时精度已达到国际同类产品的水平。

创立我国世界时综合系统

钟表并不是最精确的计时仪器，最精确的计时在现代天文台，这个最精确的时间全世界通用，叫做世界时。

世界时是以地球的自转运动为基准,通过天文台的观测而得到的标准时间系统。从1914年起，上海天文台的前身徐家汇观象台就参与了国际上世界时综合系统的测定工作。

新中国成立后的1958年，徐家汇观象台着手建立中国自己的世界时综合系统，我国著名女天文学家叶叔华挑起了这个担子。到了1963年，在各个天文台的共同努力下，精确度就已经跃居到世界第二位。1965年，中国结束了采用别国精确时间的历史。在计时科学方面，中国天文界赢得了国际声誉。

（本文发表于《科学世界》2011年第7期）