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我們知道，對改進早期機械鐘做出重大貢獻的，是偉大的意大利科學家伽利略·伽利雷（Galileo Galilei），他發(fā)現(xiàn)了擺的等時性原理，關(guān)于等時性原理，可以簡單的做這樣的解釋：

當擺（單擺）獲得一定動能時，它便從靜止位置“0”向位置“1”運動，擺不斷升高，到達最高點“1”以后，速度為零；隨后又在重力作用下向下運動。經(jīng)過“0”時，它的速度最大，然后擺向位置“2”，達到最高點位置“2”時速度為零，以后又在重力作用下往回擺動。實驗證明，它每擺動一周，所經(jīng)歷的時間都是對等的，這就叫擺的等時性原理。

擺的均勻擺動是人們繼滴漏之后發(fā)現(xiàn)的一種真正的人造周期運動。從17世紀早期起，西方的工藝家們便把它運用到時鐘上，作為穩(wěn)定的“定時器”，使機械鐘能夠指示出“秒”，從而把計時精度提高了近100倍。

隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，世界上使用齒輪機械的計時器誕生了。最早的要算是我國宋朝蘇頌等人發(fā)明的“水運儀像臺”，國際上稱之為“蘇頌鐘”，計時甚為精巧。1955年英國劍橋大學教授德里克·丁·德索拉·普頓斯與李約瑟在追溯鐘的家世時，認為蘇頌鐘是現(xiàn)代天文鐘的鼻祖。

擺鐘是17世紀時才發(fā)明的，相傳意大利天文學家伽利略在年輕的時候，有一次到教堂中去念經(jīng)時，看見主教臺上的吊鐘在擺動。他就數(shù)自己脈搏跳動的次數(shù)，來計量吊鐘來回擺動的周期，發(fā)現(xiàn)吊鐘來回擺動一周的時間是一樣的，也就是擺動周期不變，這個規(guī)律叫做擺的等時性。后來伽利略根據(jù)擺的等時性原理，在1640年設計了擺鐘。它的結(jié)構(gòu)雖然簡單，但是現(xiàn)在的擺鐘就是從它發(fā)展起來的。

伽利略

歷史上頭一個制作出實用擺鐘的人是荷蘭的克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens）。他在1656年做的第一個擺鐘，比當時的任何鐘都準確。兩年之后，1658年，英國科學家虎克制造了有擺輪的懷表。1670年英國人丹尼索·勒康制成的懷表有兩根針（時針與分針），表面直徑約6厘米，便于攜帶。

克里斯蒂安·惠更斯

最初的鐘表只有一根時針，公元1550年前后增加了分針，1760年才出現(xiàn)秒針。3根指針的出現(xiàn)，表明鐘表制造技術(shù)已經(jīng)有了很大的提高。

最精準的鐘表是天文臺上的天文鐘。天文鐘有好幾種，最有名的是里弗列爾鐘與邵特鐘。普通的擺鐘是放在空氣中的，由于空氣的溫度、氣壓、濕度等的變化，會影響擺的擺動周期，使鐘走的不那么均勻準確。里弗列爾鐘是放在玻璃罐中，罐中的空氣已大都被抽空（真空），減少了氣壓變化的影響，再將鐘放在很深的地下室內(nèi)，那里一年中的溫度變化不超過1度，能使鐘運行的十分均勻。里弗列爾鐘在一晝夜中的變化約為1/100秒。

更精確的天文鐘是邵特在1920年發(fā)明的鐘（稱之為邵特鐘），它的特點是有兩個擺，一個是自由擺，它是控制子鐘的擺，強迫它和自己同節(jié)拍的擺動，子鐘的擺與鐘表機械連在一起，指示時間，邵特鐘走一晝夜的誤差在1/1000秒左右，被認為是機械鐘表中最好的一種。

邵特鐘的精確度是很高的，人們曾經(jīng)利用它發(fā)現(xiàn)了地球自轉(zhuǎn)的不均勻性。但是它還不是最高的，而且它也害怕震動，一次不大的地震就會使擺鐘停頓或走的不準確。

天文鐘都存放在恒溫恒壓的地下室內(nèi)，人們不輕易到那里去（因為人的體溫與呼吸會改變地下室內(nèi)的溫度），那么，怎么知道時間呢？原來，天文鐘都另設有一個鐘面，它用電線與地下室內(nèi)工作的母鐘連系，這個地面上的鐘（叫工作鐘或子鐘）的時刻與母鐘的時刻是一致的，人們只要看地面上的工作鐘，就能知道時刻，真可謂是“上下一條心”。