從第一次工業(yè)革命到20世紀30年代間,在英國和愛爾蘭一直存在著一種特殊的職業(yè)人肉鬧鐘——敲窗人。每天早上他們會按約定的時間拿著細長竹竿、軟錘游蕩在大街上,去敲打客戶的窗戶。如今,勤勞智慧的人類已經(jīng)想到各種辦法叫醒自己。
中國古代的計時器
中國古代計時器的創(chuàng)始時間不晚于戰(zhàn)國時代。應用天文原理(大都根據(jù)日影方向測定時間)計時的日晷,是中國最古老的計時器之一。
人類最早使用的計時儀器是利用太陽的射影長短和方向來判斷時間的。前者稱為圭表,用來測量日中時間、定四季和辨方位;后者稱為日晷,用來測量時間。二者統(tǒng)稱為太陽鐘。圭表中的“表”是一根垂直立在地面的標竿或石柱;“圭”是從表的跟腳上以水平位置伸向北方的一條石板。每當太陽轉(zhuǎn)到正南方向的時候,表影就落在圭面上。量出表影的長度,就可以推算出冬至、夏至等各節(jié)氣的時刻。表影最長的時候,冬至到了;表影最短的時候,夏至來臨了。它是我國創(chuàng)制最古老、使用最熟悉的一種天文儀器。
圭表等太陽鐘在陰天或夜間就失去效用,為此人們又發(fā)明了漏壺和沙漏、油燈鐘和蠟燭鐘等計時儀器。
應用機械原理設(shè)計的計時器主要有兩大類,一類利用流體力學計時,有刻漏和后來出現(xiàn)的沙漏;一類采用機械傳動結(jié)構(gòu)計時,有渾天儀、水運儀象臺等。
渾天儀,古代文獻中有漢武帝時洛下閎、鮮于妄人作渾天儀之說,但未提到它的結(jié)構(gòu)?!稌x書·天文志》記載東漢張衡制造渾天儀,說在密室中用漏水驅(qū)動,儀器指示的星辰出沒時間與天文觀察的結(jié)果相符?!缎绿茣ぬ煳闹尽穼μ崎_元十三年(725年)僧一行和梁令瓚設(shè)計的渾天儀有較詳細的記述。儀器上分別裝有日、月兩個輪環(huán),用水輪驅(qū)動渾象。渾象每天轉(zhuǎn)一周,日環(huán)轉(zhuǎn)1/365周,儀器還裝有兩個木偶,分別擊鼓報刻,是一座上狹下廣的木建筑。
但是,渾天儀這個裝置里的齒輪需要巨大的水力才能帶動,所以一般家庭的臥室想要安置一個,必不可缺少的條件就是房間得足夠大,而且你還能容忍不間斷的水流聲。
13世紀創(chuàng)造出全新的時間測量工具
在中古時代的歐洲,教會最需要可靠的報時。歐洲各地建造了很多大教堂和修道院,住在里面的修士每天的活動都有相當嚴格的安排,其中最重要的就是按時禱告。每天的禱告從一大清早的晨禱開始,到晚上的晚禱結(jié)束。到了晚上,會有一名修士保持清醒,看著水鐘或沙鐘。到了指定的時間,他就要負責敲鐘,叫醒其他人起床晨禱。如果那可憐的修士在當班時睡著了,那還不知道會惹上多大的麻煩呢。
13世紀時出現(xiàn)了解決辦法。這項重要的發(fā)明叫作“擒縱器”。擒縱器這種裝置可以讓連續(xù)的動作規(guī)律化,比如用落錘牽動輪子旋轉(zhuǎn)。擒縱器過了固定的時間,就會擋住轉(zhuǎn)動的輪子,然后放開。輪子旋轉(zhuǎn)的速度就會變慢,更重要的是,輪子的旋轉(zhuǎn)速率就能保持不變。接下來,輪子可以配合某種機制,在特定的小時敲鐘。正如歷史學家布爾斯廷所說:“時鐘擒縱器發(fā)出的滴答聲就是時間的聲音?!?/p>
日晷顯示的“小時”長度四季都會變化,而機械鐘上的小時長度則保持固定。美國歷史學家布爾斯廷說,創(chuàng)造出“等長的小時”是人類經(jīng)驗中非常偉大的改革。但最早的時鐘沒有“指針”,只用鳴鐘報時。
雖然我們不確定機械鐘是誰發(fā)明的,也不知道正確的發(fā)明時間,但到了13世紀末的一二十年,機械鐘的確已經(jīng)出現(xiàn)了。歷史記錄顯示為1283年,英格蘭貝福遜的鄧斯塔布爾修道院安裝了第一座全自動、用重物驅(qū)動的時鐘。在接下來的幾十年內(nèi),大多數(shù)的教堂和修道院只要有經(jīng)費,很有可能都安裝了機械鐘。
18世紀才誕生家用鬧鐘
到了1787年,美國人利瓦伊·哈欽斯終于發(fā)明了可供個人使用的家用鬧鐘,不過它只能在凌晨4點響起。當時的哈欽斯并沒有多考慮鬧鐘的商業(yè)潛質(zhì),所以并沒有申請專利也沒有繼續(xù)改進設(shè)計。
直到1847年一名法國人才申請了第一個機械鬧鐘專利,鬧鐘響起的時間同時實現(xiàn)了自由調(diào)整。
但是,機械鬧鐘并沒有立即流行,主要是因為新發(fā)明意味著高價位,一般家庭很難消費得起。
但是從第一次工業(yè)革命到20世紀30年代間,在英國和愛爾蘭一直存在著一種特殊的職業(yè)人肉鬧鐘——敲窗人。
每天早上他們會按約定的時間拿著細長竹竿、軟錘游蕩在大街上,去敲打客戶的窗戶,針對那些住在高層的客戶,他們還發(fā)明了豆子槍(從竹管或軟管里吹出干豆子)。
如今,鬧鐘已經(jīng)普及到每一個家庭,而手機鬧鐘也漸漸取代機械鬧鐘,勤勞智慧的人類已經(jīng)想到各種辦法叫醒自己,而人們又有了新的問題:如何在鬧鐘響第一次后便不再賴床。
(《中外書摘》2016年08期)