制表大師們用自己的一雙手捉住了時(shí)間。雖然精密的原子鐘如今已經(jīng)隨處可見,然而真正讓人心醉神迷的計(jì)時(shí)工具,仍然是傳統(tǒng)的高級(jí)機(jī)械鐘表。它們最為核心的技術(shù)就是平均重量不足0.3 克的“陀飛輪”,鐘表依靠它對(duì)抗重力的干擾,在一種奇妙的“失重”狀態(tài)下提供最精確的計(jì)時(shí)。
在2004 年底,北京賽特新店還沒開張就售出了一塊據(jù)說是全球僅有兩只的“孤品”級(jí)高價(jià)表——售價(jià)600 萬元人民幣。透過表盤上黃金和鉆石之間的鏤空,可以窺視到手表的神秘心臟——“陀飛輪”。事實(shí)上,幾乎所有的高檔機(jī)械表里都有陀飛輪的身影,它是手表計(jì)時(shí)精準(zhǔn)的核心技術(shù)所在。
攪亂秒針的地球
沒有任何計(jì)時(shí)器能做到永遠(yuǎn)分秒不差,所有的機(jī)械表都有一個(gè)誤差范圍。通常情況下,機(jī)械表若上滿弦,每天誤差不超過30秒就算合格,這意味著,每隔一個(gè)禮拜,它就要走錯(cuò)兩到三分鐘。除了擒縱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制作上的問題,手表之所以不準(zhǔn),往往不是動(dòng)力的輸入出了問題(例如發(fā)條松了或者不均勻),就是表的密封效果不好,使得水汽等干擾乘虛而入。為了盡可能降低外界影響,鐘表走時(shí)系統(tǒng)被封裝進(jìn)幾近于無塵車間的表殼——然而即使這樣,鐘表仍無法完全走準(zhǔn)。
這背后的攪局者,正是無處不在的地球重力,它讓鐘表的振蕩器頻率變得不穩(wěn)定。振蕩器是所有鐘表計(jì)時(shí)的基準(zhǔn),它的頻率將時(shí)間切成均勻的碎片。座鐘來回晃蕩的單擺就是它的振蕩器。而隨身攜帶的手表當(dāng)然不可能使用單擺,它使用一個(gè)有彈性的游絲和擺輪連接起來作為振蕩器,但是游絲和擺輪機(jī)構(gòu)仍然會(huì)受重力干擾。當(dāng)手表水平放置的時(shí)候,軸承上受到的壓力豎直時(shí)不一樣,游絲的擺動(dòng)也會(huì)稍有快慢。誰也說不清在一天之中,人的手臂會(huì)有多少次反復(fù)舉起又放下,重力對(duì)振蕩器的影響毫無規(guī)律,誤差的出現(xiàn)似乎是不可避免的。
對(duì)體重輕盈的鐘表零部件來說,這樣的影響本來可以說是微乎其微,但經(jīng)過多級(jí)的傳遞和累積,最后到表盤上時(shí)誤差就變得明顯了。哪怕只有1 秒,對(duì)于以準(zhǔn)確定位時(shí)間為己任的鐘表來說也是無法忍受的。這一問題難住了所有的制表大師,曾一度被視為鐘表技術(shù)上的難以逾越的最終障礙。直到陀飛輪的出現(xiàn)。
旋轉(zhuǎn)的“失重”
在2005 年瑞士鐘表展上,一只仿佛懸浮在透明表殼內(nèi)、不到小指甲大小的自轉(zhuǎn)小飛輪刮起了一股風(fēng)暴。它自顧自悄無聲息地翻滾著,自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)向、空翻,多重咬合的圓弧不停歇地做著三軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),看上去就像一顆小小的地球儀。這是最新一代的“三軸陀飛輪”,是“陀飛輪”家族中最新的成員。而陀飛輪就是高精度手表的“心臟”,用以挑戰(zhàn)萬有引力對(duì)人類掌握時(shí)間的欲望的捉弄。
陀飛輪就是所謂“擒縱機(jī)構(gòu)”中的一種。一提到鐘表,人們首先就會(huì)想起它“嘀嗒嘀嗒”的走時(shí)聲,提醒著人們時(shí)間在一分一秒的逝去。鮮為人知的是,這聲音卻并不是表盤上的指針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)發(fā)出的(它的噪音根本不會(huì)那么大),而是來自于表芯里工作的一種勻速補(bǔ)償裝置——擒縱機(jī)構(gòu)。擒縱機(jī)構(gòu)的作用就是讓振蕩器勻速擺動(dòng)。發(fā)條將動(dòng)力注入游絲和擺輪,經(jīng)過擒縱結(jié)構(gòu)的調(diào)整,最后和表盤的指針系統(tǒng)相連。但發(fā)條的動(dòng)力本身是不勻速的,真正的“指揮”是潛伏在傳統(tǒng)系統(tǒng)旁邊的擒縱機(jī)構(gòu):它時(shí)刻監(jiān)測(cè)著傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速,直到將擺輪的振蕩周期調(diào)諧精準(zhǔn)以后,才轉(zhuǎn)過頭來控制傳動(dòng)系統(tǒng),帶動(dòng)表盤指針嚴(yán)格行走。
陀飛輪(Tourbillon),有漩渦之意,是一種回轉(zhuǎn)式擒縱機(jī)構(gòu)。陀飛輪的主要部件和普通擒縱結(jié)構(gòu)差不多,一樣還是有擺輪、游絲、擒縱叉、擒縱輪、叉夾板等“老臣子”,多出的只是回轉(zhuǎn)框架和包裹組織這些零件的擺夾板,以及傳遞動(dòng)能使得陀飛輪轉(zhuǎn)起來的各種齒輪。傳統(tǒng)的擒縱機(jī)構(gòu)不能克服地心引力的影響,直到1795 年,瑞士制表大師寶璣發(fā)明了陀飛輪。
1747 年,寶璣出生在瑞士納沙泰,那時(shí)候,北京城的鐘鼓樓還在忠實(shí)地報(bào)告著十二時(shí)辰,而差不多同一緯度上的巴黎已經(jīng)滿大街擁擠著憑手藝混飯吃的鐘表匠人。那時(shí)鐘表界的最高難題,就是消除地心引力對(duì)鐘表精確誤差的影響。寶璣屬于那種一見螺絲齒輪就兩眼放光的天才。他對(duì)這個(gè)問題的解決方案聽起來似乎并不復(fù)雜:把擒縱機(jī)構(gòu)的所有部件統(tǒng)統(tǒng)安裝到一個(gè)框架內(nèi),讓它們隨著框架一起,圍繞擺輪的軸心作360 度不停的旋轉(zhuǎn)。
在陀飛輪誕生之前,過去的擒縱機(jī)構(gòu)都是固定不動(dòng)的。表的位置變化了,擒縱機(jī)構(gòu)卻不變,因此擒縱零件本身就因受力不同產(chǎn)生誤差。但當(dāng)擒縱結(jié)構(gòu)也以360 度不停地勻速旋轉(zhuǎn)起來時(shí),即便輪擺某一位置受到重力的影響,另外一段也會(huì)同時(shí)受到相對(duì)的影響,從而將產(chǎn)生的誤差互相抵消。即使沒能阻擋萬有引力,仍巧妙地將引力場(chǎng)的影響化解于無形——小小的陀飛輪竟比人類早了幾百年體驗(yàn)到“失重”狀態(tài)!
很快,酷愛旅行時(shí)鐘的拿破侖成為了新發(fā)明的第一位買主。當(dāng)時(shí)他還未成為法國皇帝,卻已毫不掩飾對(duì)人類新智慧的渴求。從此,他不論征戰(zhàn)到什么地方,都不再擔(dān)心自己的表因重力影響而產(chǎn)生的時(shí)間誤差,他的鐘表幾乎要成為19 世紀(jì)初走得最準(zhǔn)的計(jì)時(shí)器了。歷史卻開了個(gè)小小的玩笑,這一精妙的發(fā)明不知怎么被英國公爵惠靈頓得到了,而后者正是滑鐵盧戰(zhàn)役的英方統(tǒng)帥。不知這是否也曾是導(dǎo)致拿破侖失敗的原因之一?
作為精密機(jī)械時(shí)代的巔峰之作,陀飛輪不再羞怯地掩飾自己的驕傲。在懷表時(shí)代,陀飛輪手表還將陀飛輪裝置隱藏在表殼之內(nèi),而現(xiàn)在,陀飛輪在表盤上總是被安置在除指針之外最顯要的位置——一如被挖開了的秘密心臟,將機(jī)械手表里最高的智慧和技藝,隨著飛輪的旋轉(zhuǎn)和指針的走動(dòng),精確無誤地展現(xiàn)出來。
200 多年來,陀飛輪技術(shù)始終曲高和寡,無人超越。直到21 世紀(jì)初,獨(dú)立鐘表設(shè)計(jì)師Thomas Prescher 終于陸續(xù)發(fā)表了取消框架限制的多軸陀飛輪手表。事實(shí)上,對(duì)于在手腕上三維空間里移動(dòng)的手表來說,主要應(yīng)對(duì)垂直引力的單軸陀飛輪已多少有點(diǎn)失去意義,而全新的多軸陀飛輪卻直指這一核心。在直徑37 毫米的機(jī)芯內(nèi),他設(shè)計(jì)并制造出來的三軸陀飛輪籠架,分別以一分鐘、一分鐘和一小時(shí)旋轉(zhuǎn)一周的三個(gè)軸運(yùn)行,就像是航天飛機(jī)上的陀螺儀。
手藝決定奢侈
陀飛輪的總重不超過0.3 克,相當(dāng)于一片天鵝羽毛的重量,卻固定了游絲、擒縱輪、輪擺和夾板等70 多個(gè)零件。這些細(xì)小精美的零件,每一個(gè)都經(jīng)過了設(shè)計(jì)師的反復(fù)計(jì)算,哪怕差上0.001 毫米,也會(huì)使鐘表無法運(yùn)轉(zhuǎn),這展現(xiàn)的絕對(duì)是幾何美學(xué)的極致。陀飛輪對(duì)制作工藝的要求相當(dāng)高,所以只能手工制作無法量產(chǎn),幾乎每只陀飛輪手表都因珍稀而編號(hào)出售,而且往往在擺上貨架前就已被預(yù)訂一空——陀飛輪也因此成為了高檔手表的代名詞。
可如何把70 多個(gè)的細(xì)小零件裝配起來,并保證其協(xié)調(diào)運(yùn)作?這個(gè)工作對(duì)制作者的耐心和技藝無疑是極大的考驗(yàn)。事實(shí)上,機(jī)器的幫忙到電鍍這一步就結(jié)束了。當(dāng)金屬棒料被送去車出輪廓、進(jìn)行滾齒、做完電鍍保護(hù),檢測(cè)好的零件被擺在工作臺(tái)上時(shí),真正的復(fù)雜才開始——裝配只能完全通過手工完成。其中動(dòng)態(tài)平衡是最難搞定的,陀飛輪動(dòng)的地方多,自然更加難以調(diào)諧,只能架在同樣是手工制造的擒縱結(jié)構(gòu)調(diào)整儀器上,用肉眼完全手動(dòng)地進(jìn)行一點(diǎn)點(diǎn)的調(diào)整,直至最終達(dá)到制作要求,這期間不知道要經(jīng)過多少日夜。陀飛輪所要求的精準(zhǔn),完全依靠制作者的知識(shí)和感覺。
享譽(yù)世界的瑞士名表,幾乎都無一例外地保留著手工制造的傳統(tǒng),他們依靠的不是現(xiàn)代化的流水線,而是老師傅的一雙手?!皭郾恕北砭驮诿恐槐須け澈箸澘讨圃煺叩拿郑允緦?duì)這件作品終生負(fù)責(zé)。而最尊貴的手表品牌“百達(dá)翡麗”流傳下來的一款老爺表已經(jīng)走了200 多個(gè)年頭,其擒縱輪軸的末端已在紅寶石上機(jī)械地運(yùn)轉(zhuǎn)了120 億次,但時(shí)至今日,其運(yùn)轉(zhuǎn)依然完好如初,精確無比。這才是當(dāng)之無愧的“計(jì)時(shí)之寶”。
而陀飛輪中的鈦合金正在成為手表中新的奢侈點(diǎn)。陀飛 .結(jié) .由于增加了額外的轉(zhuǎn)動(dòng),讓發(fā)條的能量入不敷出。人們想到了用更輕量的材料來讓陀飛輪轉(zhuǎn)得更長久,于是選中了鈦合金。鈦被稱作未來的金屬,具有接近鋼鐵的強(qiáng)度,但是密度只有它的一半。它還兼具抗腐蝕的優(yōu)點(diǎn)。但是鈦合金的加工難度也是出名的大,在鉆頭和刀具面前特別黏糊。因此,昂貴的造價(jià)讓很多人迷醉于鈦特有的暗灰色金屬光澤。
名表煅造著“計(jì)算時(shí)間的藝術(shù)”。盡管論精確程度,再精密的陀飛輪機(jī)械表也比不上現(xiàn)代的原子鐘,陀飛輪這個(gè)小小世界里轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)光之輪,必將成為鐫刻時(shí)間的永恒象征。
感謝北京手表廠許耀南大師對(duì)本文的幫助
Tips:
陀飛輪的發(fā)展
第一代陀飛輪表(Tourbillon)是在1795 年由瑞士制表大師Abraham-Louis Breguet 發(fā)明并制成的,由“飛輪旋轉(zhuǎn)框架”和“飛輪固定支架”構(gòu)件。第一代可分為同軸式(即擺輪的中心和飛輪的中心在同一軸心上)和偏心式(亦稱非同軸式,即擺輪的中心和飛輪的中心不在同一軸心上)。
第二代飛行陀飛輪表(Flying Tourbillon)于1930 年左右,由德國制表大師Alferd Helwig 制造成功。它是沒有“飛輪固定支架”的陀飛輪懷表。第二代的“擺輪夾板”仍須隨飛輪一起旋轉(zhuǎn),同樣分為同軸式和偏心式。
第三代神奇陀飛輪表(Mystery Tourbillon)由中國人矯大羽在1993 年于香港的“天儀軒”首創(chuàng)發(fā)明并且親手制造成功。它沒有了“飛輪固定支架”和“飛輪旋轉(zhuǎn)框架”。另外,“擺輪夾板”改變?yōu)椴浑S飛輪一起轉(zhuǎn)動(dòng),使得飛輪重量減輕了一半以上。
陀飛輪的出現(xiàn)
迄今為止還沒有任何一件裝置能完全逃開強(qiáng)大的萬有引力的影響,成為真正的“孤立系統(tǒng)”,除非在外太空的失重情況下。為了盡可能克服外界影響,鐘表走時(shí)系統(tǒng)被封裝起來,幾近于“真空”,減少了一切外界干擾的可能,摩擦力的影響被降低到幾乎為零。不過仍無法完全走準(zhǔn)。陀飛輪的出現(xiàn)解決了這個(gè)問題,寶璣也因此成為制表大師。