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机械钟,物理学的无冕之王——中国人的神回来了(一)

2021-08-28  国学SH72
原创 陈大漓 陈大漓1359 8月3日

收录于话题

##古代天文学史15
#西史辨伪58
写在最面前

钟表,在陀飞轮出现之前的钟表,应该称为机械钟最为合适。这件事物,恨国党见了,恨不得砸烂;“自干五”见了,大骂胡扯;西源说见了,哑然失声;历史造伪者见了,直呼不幸。机械钟可能是人世间最为可笑的东西,它的伟大无需多言,但谁见它,都想躲着它,没有一个人敢正视它,这不得不说是一件极为可笑的事情。

它的冷遇正是世人对历史的态度,对中国文化的态度,也是对自己的态度。他们以为人生只剩一条出路,便是攀上进化链之巅,藐视万物。最终,他们的意愿能否实现,我们拭目以待!

而目前,只有辨伪圈的极少数人知道它的庐山真面目。

机械钟的坎坷之路,我以为用白居易《琵琶行》来诠释它,是再合适不过:
十三学得琵琶成,名属教坊第一部。
曲罢曾教善才服,妆成每被秋娘妒。
五陵年少争缠头,一曲红绡不知数。
钿头银篦击节碎,血色罗裙翻酒污。
今年欢笑复明年,秋月春风等闲度。
弟走从军阿姨死,暮去朝来颜色故。
门前冷落鞍马稀,老大嫁作商人妇。
商人重利轻别离,前月浮梁买茶去。
去来江口守空船,绕船月明江水寒。
夜深忽梦少年事,梦啼妆泪红阑干。


世界史母版钟表和前身

六台地球自转周期演示器名称:

1. 张衡浑天仪(出苏颂《进仪象状》)

赞助者:东汉政府

主持制造人:东汉·张衡

实物状况:仅存文字,不知实物。

2. 水运浑天俯视图(出苏颂《进仪象状》)

赞助者:唐政府

主持制造人:唐·一行

设计者:唐·梁令瓒

实物状况:仅存文字,不知实物

3. 太平浑仪(出苏颂《进仪象状》)

赞助者:北宋政府

主持制造人:北宋·张思训

完成时间:979222

实物状况:苏颂、沈括、韩公廉等可见,今仅存文字。

成就:水运仪象台前身,世界第一个使用了水银作为驱动力的地球自转周期演示器,也是最后一个使用了水银作为驱动力的地球自转周期演示器。

4. 水运仪象台(出《新仪象法要》)

赞助者:北宋政府

主持制造人:北宋·苏颂、北宋·沈括

设计者:北宋·韩公廉

开始建造时间:1087

完成时间:1092

实物状况:存《新仪象法要》(图录),《宋史》《金史》《元史》等文字,已复原。

实物核心结构:硬木。

成就:世界第一台机械钟。

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河南·开封,水运仪象台(复原品)

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厦门·同安,水运仪象台(复原品)


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水运仪象台局部动态图1

这张动态图其实已经是十分清晰地告诉世人,钟表为什么选择顺时针运转,因为钟表的前身就是水运仪象台,所有的钟表都继承了水运仪象台顺时针运转的特点。


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水运仪象台局部动态图2

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水运仪象台局部动态图3

通过本张动态度图,可以很清楚地知道水运仪象台是没有指针的。这一点十分重要,这说明欧洲所有的机械钟,都不是水运仪象台这里来的。真正的机械钟之母是元朝天文学家发明的昼夜时刻之器。

5. 讨论制造玑衡所(出《宋史》)

赞助者:北宋政府

主持人:北宋司天监

设计者:北宋·王氏

完成时间:1124

实物状况:仅存文字。

实物核心结构:硬木

成就:世界第一个带指针的机械钟问世。

6. 昼夜时刻之器(出《元史》)

赞助者:元政府

主持制造人:元世祖忽必烈

设计者:北司天监

完成时间:1267年(蒙古·至元四年)

实物状况:仅存汉字。

实物核心结构:铜制。

成就:真正的世界机械钟之母,全球第一个使用弹力的机械钟。

7. 唐迪机械钟

设计者:意大利人唐迪

完成时间:14世纪末叶

实物状况:文字不详,已复原。

实物核心结构:铜制。

成就:欧洲机械钟之母。

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14世纪末叶,唐迪机械钟(复原品)

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唐迪机械钟的擒纵系统,横摆擒纵系统。

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现在的机械表,秒表被直接装在了擒纵系统上,这是为了减少零件。
认真观察秒针的话,便能发现秒针是逆时针运转的。有人就问,为什么指针不能设计成逆时针运转的?其实可以,看这块表,便知指针(秒针、分针、时针)逆时针运转也是可以的,12个数字就逆时针依次排列便可。可为什么不这么做呢?因为机械钟的设计传统就是顺时针工作。

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北半球,正北,星空就会逆时针旋转。

北半球,正南,星空便是顺时针旋转,在地球自转和视差导致的错觉下,能用肉眼看到所有星体在自东向西运转,6台地球自转周期演示器都是遵循顺时针运转的规律。机械钟是从水运仪象台演变过去的天文仪器,自然在习惯上使用了顺时针运转规则。这就是机械钟指针顺时针运转的秘密。

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最后一件参与了天文学革命的钟表,H4机械钟(1759年问世)

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H4机械钟内部结构 1

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H4机械钟内部结构 2

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H4机械钟的重要使用者,库克船长

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库克船长的船,奋进号
H4机械钟之所以重要的原因是,它参与了(高精度的)经度测量工作和地日距离的重要数据的测量工作。

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有人问,朱一旦手上的表如何?它的意义只有一个字,便是"贵",特别迎合前述提到的几类人的胃口。咱们只能说劳力士生不逢时,劳力士出现的时候,物理学已经转入电学研究了,这时候有石英表、电子表、智能手机等等。

劳力士从头到尾,都没有参与一场天文学革命,在我看来,劳力士就是一个笑话,但前述提到的几类人却热衷于此。这年头就是这样,越是简单的东西,越多人喜欢,越是复杂的东西,越多人厌恶!特别是这个复杂和中国文化联系在一起的时候,就会变成过街老鼠,人人喊打。

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伽利略(1564-1642),他使用机械钟,做了自由落体实验,这个实验后被推导成重力公式(F=mg)。

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惠更斯(1629-1695),他研究了机械钟的运动规律,写下了《摆钟论》,在这个研究过程中,他发现了蕴藏在机械钟内的单摆运动周期公式、动量守恒定律、弹力原理等。

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惠更斯《摆钟论》(1673年)和摆钟

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胡克(1635-1703),他通过研究机械钟,发现了蕴藏在机械钟中的胡克定律,平方反比定律(牛顿语)等。

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牛顿(1643-1727),他通过机械钟和机械钟前辈的经验,发现了蕴藏在机械钟中的万有引力定律。
到此,机械钟中潜藏的所有规律被牛顿等人挖掘殆尽,已无新意。

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开普勒(1571-1630)研究了机械钟,据说他发现了蕴含在机械钟的开普勒第二定律、开普勒第三定律。

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莱布尼茨(1646-1716),微积分开创者之一,他也是惠更斯的学生。
微积分是研究万有引力定律的基本功之一,推导单摆运动周期公式的时候,就需要用到微积分。有时候,这世上没那么多的巧合。一个是惠更斯的学生,一个对《摆钟论》极为熟悉,到此,就没有巧合了。

小小一个机械钟,为什么会蕴含如此多的天体运动规律?原因很简单,水运仪象台本身就说得很清楚了,机械钟从一开始就是重要天文仪器,设计它的初衷,就是研究天体运动规律。那它自身包含了天体运动规律,并没有什么意外。

是世人坚持相信那道光来自古希腊,而不相信那道光就在机械钟里,有什么办法呢?

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繁杂的擒纵系统,在今天看来,这样的设计会显得有些可笑,因为直接使用发条,会让事情变得简单许多。

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水运仪象台擒纵系统复原图

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构造简单,却不失意义的横摆擒纵系统,设计它的初衷,就在于动力发生了改变。

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H4机械钟回归复杂。

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繁杂但是构思精巧的H4擒纵系统,棘轮结构也回归了,H4擒纵系统也是陀飞轮的前身。
复杂至简单,简单重归复杂,让我们很容易想到了电脑的发展史,电脑的发展之路也是经常在重复“复杂至简单,简单重归复杂”的道路。这才是真正的科技史。

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机械钟的最后一站,H5机械钟


有人问我,微信签名图上的东西是什么,它是约翰·哈里森于1770年制成的H5机械钟,它也是机械钟向“劳力士”过渡的最后一块机械钟,在这之后,机械表便诞生了,于是,世人只能看见它的贵,却不知劳力士手表的真容。

因此我说,我见到它时,它已经“死”了。

正是:
今夜闻君琵琶语,如听仙乐耳暂明。
莫辞更坐弹一曲,为君翻作琵琶行。
感我此言良久立,却坐促弦弦转急。
凄凄不似向前声,满座重闻皆掩泣。
座中泣下谁最多?江州司马青衫湿。

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