世界上第一台机械计时装置

星空下的蝎子 · 发表于广东东莞 2018-8-31 20:30:23

今天说一下世界上最古老的机械计时装置，水运仪象台，北宋时期的苏颂发明的。而这台仪器的出现是也是人类史上第一次使用人造时间模拟装置来读取时间。意义极为重大，不过宋朝之后这东西也是销声匿迹再无多少人知道机械计时装置最早始于中国。具体原因帖子最后面说一下，这台水运仪象台的运行体系不同于现在的钟表原理，如果要整体详述的话估计要特别长，今天这里就简单描述一下这台仪最重要的部件，擒纵与“等时性原理”。

一台机械钟，最重要的部分就是拥有“等时性原理”的零件，也就是每一个运动周期所花费的时间必须是相等的，比如游丝与摆轮的结合，或者是钟摆摆动的时间，如果没有这种等时性原理的零件作为中枢系统，那这台机械钟也就没什么存在的意义了。

成为计时器的基础：

那么这台水运仪象台的等时性装置是什么？

之所以称之为水运仪象台，重点就在水上，由【平水壶】里流出一股细流，流入转轮上的浮动水盒内【收水壶】，汲满水的水盒会向下坠，触碰到转轮开关，然后转轮向下旋转一格，机关再次将转轮固定住，然后平水壶里的水继续讲水注入水盒，如此循环。

在这里，水盒的大小是相同的，悬挂位置都是相同的，这时候就需要让平水壶将水匀速注入到水盒内，而这个平水壶里流出水柱的均匀程度就决定了这个机械计时装置的准确度。可是如何才能让平水壶里的水始终以匀速流出呢？我们都知道水压这个问题，一个饮料瓶，在靠近地步的侧面开个洞，水位高的时候下面的水柱就比较急，而当水快要流完的时候谁柱的流速就变得很缓慢了。所以要想让水柱保持匀速等量的向外输出，那么就要确保这个平水壶的水平面高度永远相同。

保证流速恒量的原理：

要让平水壶里的水永远保持同一个高度，就必须给他旁边配一个大号的补水池【天池】，在平水壶内有一个浮标，这个浮标除了显示平水壶内水位高低之外，还有一个作用就是可以作为开关使用，来负责张大或者缩小供水口，这个结构有点像抽水马桶里的浮标开关。有这个原理配合使平水壶内的水位始终保持同一个高度就可以让平水壶下方喷出的水柱保持均匀等量，以此作为整个仪器上最重要的部件，等时性原理控件。

与现在机械钟表原理对比：

这个以恒定流量向往喷水的平水壶相当于摆轮的作用，作用是等时性。

而平水壶旁边负责给平水壶加水的天池就相当于发条的作用，是储备的动力

而那些在水满后会自动下垂并打开卡扣机关的水盒就相当于擒纵的作用。

【动力+等时性+擒纵】

如此一来，机械计时设备的三项基础就有了，将具有显示功能的齿轮往上安装即可。

而这套仪器也不止能够显示一天的时间，包括天文观测和动态人偶报时也涵盖在内，顶楼放置的浑天仪可以对天体进行定位，在其下部的浑象仪则是讲当时观测到的星辰铭刻在一个球体上，球体24小时转动一圈，转动轴对向北极星，也就是这个球体的转动轴和水平面的夹角已经将黄道面给清晰的表示了出来，具体当时人有没有意识到是地球自己在转，这个就不知道了。

消失：

至于为何这个东西至今少有人知，据说是因为这个东西破了当时宋朝的风水，宋朝为火德，翻开历史也可以看到，宋朝时龙袍的颜色就是朱红色。而这台水运仪象台在未安装的时候就有人提出，这个东西与本朝相冲，后来安装后没多久爆发靖康之变。不过我觉得有点夸张了，即便这个说法是真的，那好歹是一国之运，连这么个小东西都克制不住，这国运也是够衰的。不过无论怎么说，宋朝时期中国的科技发展是古代最为迅猛的，四大发明有三项在宋朝就可以窥见一二。

这贴就到此结束了，主要是说一下这台机械计时装置的基本原理，至于功能方面的，说起来篇幅可能有点大这里就简单的提一下，有兴趣的可以在往上详细查找一下。

老面 · 发表于北京 2018-8-31 22:08:02

挺有意思的

星空下的蝎子 · 发表于广东东莞 2018-9-1 09:55:28

老面发表于 2018-8-31 22:08
挺有意思的

老早就想详细的写一篇关于这台仪器的帖子了，只不过感觉貌似写了也没人看就一直放着了，现在简述一下原理了事~

老面 · 发表于北京 2018-9-1 18:54:24

挺好的，放在这里最合适

星空下的蝎子 · 发表于局域网 2018-9-1 21:42:13

老面发表于 2018-09-01 18:54
挺好的，放在这里最合适

嗯，后面有时间再详细补充点吧，甭管怎么说也是鼻祖级的东西

bigbag · 发表于中国 2018-9-2 09:03:00

想想现在手上戴的，是过去这么庞大的一部机器，心里满满的满足感

星空下的蝎子 · 发表于局域网 2018-9-2 17:41:50

bigbag 发表于 2018-09-02 09:03
想想现在手上戴的，是过去这么庞大的一部机器，心里满满的满足感

哈哈，有点像计算机的进化史

元老勋章

认证表主

元老勋章

认证表主