水鐘在中國又叫做“刻漏”、“漏壺”。根據(jù)等時(shí)性原理滴水記時(shí)有兩種方法，一種是利用特殊容器記錄把水漏完的時(shí)間（泄水型），另一種是底部不開口的容器，記錄它用多少時(shí)間把水裝滿（受水型）。中國的水鐘，最先是泄水型，后來泄水型與受水型同時(shí)并用或兩者合一。自公元85年左右，浮子上裝有漏箭的受水型漏壺逐漸流行，甚至到處使用。

時(shí)間度量

精度不一的各類鐘表至少已在人世間存在了4000年。埃及人是最早進(jìn)行此類嘗試的民族，他們制作過星鐘圖，用它來查看哪顆星星已經(jīng)升起，然后計(jì)算夜間的時(shí)刻。后來，他們造出了為白天計(jì)時(shí)的影鐘，隨著日出和日落，一條橫桿的影子逐漸越過一串記號。法老塞提一世于公元前1300年前后統(tǒng)治埃及，在他的陵墓中就曾發(fā)現(xiàn)一套制造影鐘的器械。日晷就是以這種簡單的影鐘為原形制作的。羅馬人對今天我們所熟知的那種日晷加以改進(jìn)，甚至制造過便攜式旅行用鐘。

水鐘歷史

最早出現(xiàn)

據(jù)埃及朝官阿門內(nèi)姆哈特的墓志銘記載，此人曾于公元前1500年前后發(fā)明了水鐘，一種“漏壺”。容器內(nèi)的水面隨著水的流出而下降，據(jù)此測出過去了多少時(shí)間。這類時(shí)鐘對祭司特別有用，因?yàn)橐估锼麄冃枰私鈺r(shí)間，不致錯(cuò)過在神廟內(nèi)舉行宗教儀式和獻(xiàn)技活動(dòng)的既定時(shí)刻。

歷史文化

古代作者對這些水鐘的影響作過充分的論證，講述了它們在不同背景下使用的情況。柏拉圖曾在公元前約330年撰文，把律師們說成是“受漏壺驅(qū)動(dòng)……從無閑暇”的人。水鐘甚至開始影響到文學(xué)?！氨瘎〉拈L度，”亞里士多德抱怨說，“不該由漏壺……而應(yīng)由與情節(jié)相適宜的東西來決定?！辈榭磿r(shí)鐘顯然已經(jīng)受到嚴(yán)格的控制。

水鐘在希臘和羅馬宮廷發(fā)揮了更為寶貴的作用，在那里，水鐘被用來確保發(fā)言者講話不超時(shí)；如果議程臨時(shí)中斷，譬如中途研究一下文件，等等，就要用蠟將出水管堵住，直到發(fā)言重新開始。在羅馬舉行運(yùn)動(dòng)會(huì)時(shí)，水鐘被用來為賽跑計(jì)時(shí)。

后來，伊斯蘭世界制造了華麗的水鐘。哈里發(fā)哈倫·賴世德曾派使臣由巴格達(dá)啟程，將一臺特別精致的水鐘送往神圣羅馬帝國開國皇帝查理大帝（公元742－814年）的宮廷。11世紀(jì)，阿拉伯的工程師在西班牙的托萊多建造了一對大水鐘，鐘上有兩個(gè)容器，月滿時(shí)，水慢慢注滿，月缺時(shí)，水慢慢排干。這些水鐘結(jié)構(gòu)精巧，歷時(shí)百年而無須校正。

發(fā)展歷史

大約在1000多年以前，希臘人制造了較為精巧的水鐘。它的結(jié)構(gòu)是這樣的：貯水壺上部一側(cè)有個(gè)小孔，多余的水可以從這個(gè)小孔溢出，這樣就能保持固定的水平面，保持恒定的壓力。水從貯水壺下部的小孔流出，注入受水壺。受水壺內(nèi)有一浮舟。浮舟上裝有“護(hù)鐘神”——箭竿。受水壺中的水達(dá)到某一高度時(shí)，通過虹吸管使水注入旋轉(zhuǎn)的平衡輪（它由于自身的重量而轉(zhuǎn)動(dòng)），驅(qū)使一列齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而按照晝夜的長短把計(jì)時(shí)用的鼓狀圓筒帶到新位置。隨受水壺水面高度的變化，“護(hù)鐘神”就在圓筒刻線上指出時(shí)辰。這些刻線是不等長的，有些還是斜的，以便指示出冬季里一天的時(shí)辰。

傳入中國

水鐘是整個(gè)古代世界報(bào)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)方式，它于公元前6世紀(jì)傳入中國。水鐘曾在雅典等城市成為一道常見的景觀，如今在這些城市中已發(fā)現(xiàn)公元前35年左右建造的“城鐘”的遺跡。這種鐘的運(yùn)行由一塊浮標(biāo)控制，當(dāng)水從底部的一個(gè)小出口慢慢流出時(shí)，浮標(biāo)也一點(diǎn)點(diǎn)地下沉。浮標(biāo)大概與一根圓桿相連接。圓桿在下沉?xí)r使指示柄隨之移動(dòng)。通向水井的臺階的磨損程度表明，每天都要給蓄水池倒?jié)M水。

機(jī)械鐘出現(xiàn)

西歐人一直宣稱，時(shí)鐘制造業(yè)的第二次飛躍——機(jī)械鐘的發(fā)明是由他們完成的。有一資料提到，1321年，在法蘭西魯昂附近的一座修道院內(nèi)，大鐘上的一臺機(jī)械曾奏出圣詩的曲調(diào)，而這臺機(jī)械很可能是一只時(shí)鐘。大約在同一時(shí)期，偉大的意大利詩人但丁在他的長詩《神曲》中明白無誤地描述過一只引人注目的時(shí)鐘，而在1335年的大事年表中，也有一段文字首次提到米蘭圣戈特哈德教堂的一只時(shí)鐘。

然而，在這些早期歐洲時(shí)鐘問世數(shù)百年之前，聰明絕頂?shù)闹袊湃司鸵呀?jīng)發(fā)明了機(jī)械鐘。發(fā)明機(jī)械鐘是為了滿足精確記錄諸多皇位繼承人出生時(shí)刻的需要，這樣，御用占星家們就能夠確定天象對他們的影響，從中挑選最佳者繼承皇位。中國人在幾個(gè)世紀(jì)內(nèi)開發(fā)了更為精確的水鐘，其中包括一種不用水而使用水銀的停表，但這些水鐘仍然不能滿足占星家們的特殊需要。

歷史遺留

現(xiàn)存最古老的水鐘是阿孟霍特普三世（公元前14世紀(jì)）統(tǒng)治時(shí)期的產(chǎn)物——1905年在凱爾奈克的阿蒙神廟發(fā)現(xiàn)了它的殘片。

風(fēng)之塔

希臘世界也擁有較為精致的水鐘，雅典的“風(fēng)之塔”是天文學(xué)家安德羅尼卡于公元前1世紀(jì)初所建，頂部有多座日身，內(nèi)部有一只復(fù)雜的水鐘，時(shí)間在刻度盤上顯示，圍繞刻度盤轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤可顯示恒星運(yùn)行和一年中太陽在各星座中間運(yùn)行的軌跡。

俯視圖

在公元72年，佛教僧侶和數(shù)學(xué)家一行制作了一個(gè)有發(fā)條裝置、稱作“水運(yùn)渾天俯視圖”的天文儀器。從這個(gè)名稱可以想見，水為之提供了動(dòng)力——但機(jī)械原理對其運(yùn)行起著調(diào)整的作用。遺憾的是，沒過幾年，這臺用鋼鐵制造的機(jī)械便開始銹蝕；另外，那臺時(shí)鐘也由于天氣寒冷引起內(nèi)部結(jié)冰而出現(xiàn)種種問題。976年，張思訓(xùn)用水銀替代水，建造了一臺時(shí)鐘，但有關(guān)的詳細(xì)資料卻絕少傳世。

儀象臺

中國古代對水鐘的發(fā)展做出了突出貢獻(xiàn)。最著名的例子是北宋初年（大約公元1086年）蘇頌設(shè)計(jì)制造的“水運(yùn)儀象臺”。天文學(xué)家蘇頌按照宋朝英宗皇帝的詔令進(jìn)行設(shè)計(jì)并于公元1090年建成的“水運(yùn)儀象臺”堪稱中古時(shí)代中國時(shí)鐘的登峰造極之作。

他的裝置是一座天文鐘樓，高逾30英尺。頂部有一架體積龐大的球形天文儀器，即渾儀。渾儀為銅制，靠水力驅(qū)動(dòng)，用于觀測星相。鐘樓內(nèi)放置天球儀，即渾象，其運(yùn)轉(zhuǎn)與上面的渾儀同步，故可隨時(shí)對兩者進(jìn)行比較。鐘樓前面是一座木閣，分5層各開一門，無論白天黑夜，每隔一段時(shí)間，便有木人出現(xiàn)。木人擊鼓、搖鈴、打鐘、敲打樂器、出示時(shí)辰牌。所有木人都由巨大的報(bào)時(shí)裝置操縱。這架裝置則由巨大的樞輪提供動(dòng)力，樞輪上有木輻挾持水斗，水從漏壺中滴入水斗，使整個(gè)儀器每個(gè)時(shí)辰前進(jìn)一個(gè)水斗。

蘇頌的大時(shí)鐘從1090年起一直運(yùn)轉(zhuǎn)到1126年；隨后被金朝拆開，運(yùn)至北京，在那里又運(yùn)轉(zhuǎn)了幾年。蘇頌的“水運(yùn)儀象臺”是中古時(shí)代中國時(shí)鐘制造的登峰造極之作；遺憾的是，在后來的100年里，由于戰(zhàn)爭的原因，這些技術(shù)沒有能夠最終保留下來。

水運(yùn)儀象臺高三丈五尺六寸五分（約12米），寬二丈一尺，是一座上狹下廣的三層木結(jié)構(gòu)建筑。全臺由水斗、木輪、鉤狀鐵撥等組成傳動(dòng)系統(tǒng)。它的計(jì)時(shí)部分原名“晝夜機(jī)輪”，是一具精巧的水鐘。在這里，蘇頌使用了相當(dāng)于現(xiàn)代鐘表中的擒縱器的一系卡子和樞輪杠桿裝置，通過大小齒輪的嚙合控制水斗轉(zhuǎn)動(dòng)和樞輪運(yùn)輪運(yùn)轉(zhuǎn)速度。整個(gè)計(jì)時(shí)部分共有五層木閣：第一層是晝夜鐘鼓輪。輪上有三個(gè)不等高的小木柱（起凸輪作用），可按時(shí)撥動(dòng)三個(gè)木人的撥子，拉動(dòng)木人手臂，一刻打鼓，時(shí)初搖鈴，時(shí)正敲鐘。第二層是晝夜時(shí)初正輪，輪邊有24個(gè)司辰木人，表示12個(gè)時(shí)辰的時(shí)初、時(shí)正，相當(dāng)于24小時(shí)。該輪上的24個(gè)木人隨著輪子轉(zhuǎn)動(dòng)按時(shí)在木閣門前出現(xiàn)。第三層是報(bào)刻司辰輪，輪邊有96個(gè)司辰本人，每刻出現(xiàn)一人。第四層是夜漏金鉦輪，可以拉動(dòng)木人按更序法鉦，報(bào)告更數(shù)，并且可以按季節(jié)調(diào)整，以適應(yīng)晝長夜短的變化。第五層是夜漏司辰輪，輪邊設(shè)38個(gè)司辰木人，木人位置可按季節(jié)變動(dòng)，從日落到日出按更序排列。

蘇頌主持制造的這架水運(yùn)儀象臺，不僅繼承了中國漢、唐以來的天文學(xué)和機(jī)械學(xué)上的成就，同時(shí)還有創(chuàng)新。晝夜機(jī)輪就是世界上最早的天文鐘，它所用的擒縱裝置也被公認(rèn)為世界上機(jī)械鐘的祖先。

制造做法

找一支香，先用尺子量出它的長度。點(diǎn)燃五分鐘以后，再量一下它的長度；過五分鐘以后，又量一次。量了幾次以后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)：在沒有風(fēng)的情況下，香的燃燒速度基本上沒有什么變化。根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得到的燃燒速度，比如，每五分鐘燃燒掉1厘米，就可以在同樣的香上每隔1厘米刻上一個(gè)刻度。這樣，就成了一把測量時(shí)間的“尺子”了。只要看看香燒掉的長度，就可以知道已經(jīng)過去了多少時(shí)間。

利用水流，也可以計(jì)算時(shí)間。

找一個(gè)空酒瓶子，灌滿水以后，倒立過來，讓水流出去。反復(fù)做幾次，水流完的時(shí)間總是一定的；第一次用幾秒鐘，第二次還是幾秒鐘。

流動(dòng)的水和燃燒的香為什么可以作為測量時(shí)間的“尺子”呢？因?yàn)樗牧鲃?dòng)和香的燃燒都是一種運(yùn)動(dòng)，時(shí)間和運(yùn)動(dòng)有密切的關(guān)系，只有通過運(yùn)動(dòng)才能表現(xiàn)出流逝的時(shí)間。因此，量度時(shí)間離不開運(yùn)動(dòng)。

在沒有鐘表以前，古人就是用水和火來計(jì)時(shí)的，根據(jù)古書記載，中國在兩千多年前，就有了一種滴水計(jì)時(shí)的“刻漏”，又叫水鐘。

古代有一種刻漏，主要由幾個(gè)銅水壺組成，又叫“漏壺”。除了最底下的那個(gè)，每個(gè)壺的底部都有一個(gè)小眼。水從最高的壺里，經(jīng)過下面的各個(gè)壺滴到最低的壺里，滴得又細(xì)又均勻。最低的壺里有一個(gè)銅人，手里捧著一支能夠浮動(dòng)的木箭，壺里水多了，木箭浮起來，根據(jù)它上面的刻度，就可以知道時(shí)間。

燃燒計(jì)時(shí)也有悠久的歷史。中國古代有一種“火鬧鐘”：把香放在一個(gè)船形的槽里，在香的某一點(diǎn)，用細(xì)線系上兩個(gè)銅鈴，橫掛在放香的小“龍船”上。香從一頭點(diǎn)起，燒到拴細(xì)線的地方把線燒斷，兩個(gè)銅鈴就落在下面的金屬盤里，人們聽到響聲，就知道預(yù)定的時(shí)刻到了。

太陽的東升西落告訴我們地球在不停地轉(zhuǎn)動(dòng)。這也是一種比較穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)。自古以來人們還利用這種運(yùn)動(dòng)來計(jì)量時(shí)間。人們制成了日晷（guǐ），這是一種“太陽鐘”，它是利用日影的運(yùn)動(dòng)來指示時(shí)間的。不過，在陰天和夜晚，“太陽鐘”就不起作用了。