（苏）B.H.∏ИПyЬIрOB著  张遐龄 译

公元14~18世纪西欧机械钟表的发展


早期机械钟表的出现和发展

在西欧钟表历史学家中，普遍引证公元13世纪法国建筑学家维拉尔德•康聂库尔（Вилapдде КoHHekур）画册中的机构，并且，为了调整钟表的走时，对西欧出现的第一个擒纵机构进行了计算。正如许多人设想的，这个机构不是维拉尔德的发明物，
但他很快就知道了它，并在旅行时画下了它。从这个机构的画稿可以看出（图1），这里使用重锤作为驱动力，重锤悬挂在绕在轮轴上的绳子的一端。重锤的下降和在支架上装有天使艺术形体的垂直杆的相对均匀转动，是由轮的前后振动来调节的。

钟表历史学家们对维拉尔德画册中的机构是否是钟表，意见还不一致。从使用的机械手段来看，公元14世纪的机械钟表和维拉尔德的机构之间，存在着很大的差异。以后的钟表传动轮系，是以重力驱动，用枢轴式擒纵机构和富利欧摆近行调整的。
借助法码M和A，运动从轮子传到小圆柱上，如图1 b所示。

根据书面资料在西欧第一次提到齿轮钟表，是戴捷•阿里格叶利(дaйTe Алигьеpи)，在公元1313~1321年之间。对这一点历史学家意见也不一致，有的认为指的是机械钟表，也有的认为是水钟。

为了寻求、辩认和解释西欧最早机械钟表的资料，钟表历史学家花了很大的功夫。他们的研究指明，在公元13世纪末和14世纪的第一个十年，已经毫无疑问地有了什么样的机械钟，但已有的资料都没有说明，钟的擒纵机构和调速器是什么样的。

大家都知道，在复杂的水钟里，已经应用了钟盘、作为动力的重物、传动齿轮、报时机构表演各种戏剧的艺术形体。对于制造机械钟表来说，所差的就是机械的擒纵机构和调速器了。在后者出现之前，根据历史学家的意见，他们否认在水钟和机械钟表发展中存在着间断和跳跃，是借助自然摩擦和空气阻力的原始方法，来调整机械钟走时的。

不是是哪一个人，也不知道什么时间（可能在公元13世纪末）——按拜里的意见——发明了枢轴式擒纵机构，造成机械钟表出现的可能。这个擒纵机构得到了普遍的需求，在五个半世纪中都有没本质的改变。在三个半世纪过程中，它是巨型（塔）钟和携带式钟表（怀表）的关键部分。计量时间的革命——在全欧洲从教堂固定不变的典范时间过渡到我们现代等时计量时间系统，是机械钟表发展的最新结果。

显然，第一个钟表机构是能够以击钟给出声的信号，而不是在钟盘上指示时间的（钟还没有钟盘）。

不能排除这样的可能性，即这个原始装置导致应用带有卡瓦的枢轴作为塔钟擒纵机构的思想。显然，很快就应用了两端挂有砝码和天秤横梁作为钟走时调速器。

很古老的法国和英国的简单报时的塔钟，可以用为公元14世纪传统寺院钟的很好证明，但是没有钟盘。一个这样的公元14世纪前半世纪的钟（图2），曾作为公爵布尔贡茨基（БyргyHдckий）的战利器运到法国第戎（Дижон）城，并于公元1382年在那里建立了波列斯夫亚特 窒女星座（лpeBягaя   дeBa）教堂。
    
公元14世纪，在西欧国家钟表事业未能继续取得进步，是因为带有富利欧调速器的枢轴式擒纵机构在西欧已经发明的情况下，还允许结构简单的塔钟发展。
    
公元14世纪出现这样的巨型和复杂的塔钟，标志着钟表事业在发展中的巨大飞跃。
    
首先，公元14世纪之前，在西欧看不出水钟结构机械部分的完善有这样大的进步，例如，象同时期的中世纪中国所取得的那样成就，在西欧仅仅是在机械钟表出现之后才开始实现了水钟的完善。因此，不一定是在应用以机械手段制造塔钟领域里所取得的技术成就基础上。

第二，公元14世纪前半世纪的简单报时塔钟（无钟盘），根据它们的安装情况来看，好像有了这方面的工匠。但制造复杂天文钟的真正技术进步，不是从这里能够开始的。

在历史书籍里认为，根据可靠的资料，第一只纯机械钟是公元1335年安装在意大利米兰的钟，放置子爵宫殿的塔中。

以前，在亚可夫•顿吉（яков дoHди ）的钟和他的儿子治奥瓦尼的钟之间，发生过许多混乱。现在可靠地知道，不可以将父亲亚可夫和儿子的钟视为同一的，父亲是在公元1344年制成钟的，儿子是在公元1348~1364年制成了自己的卓越的行星钟，下边闺怨叙述它。

公元14世纪，在意大利的影响下，西欧开始推广塔钟，这可以根据意大利从I到XXⅣ的计数在所有西欧大城市传播开来判断，这些大城市那时建造了塔钟。公元1589年在布列斯拉沃尔（БpecлaBoл）装的有时间分度盘的塔钟，改用现代的12小时计数。
     
在意大利之后，在法国斯特拉斯堡（公元1352年）、德国纽伦堡（公元1361年）、德国奥格斯堡（公元1364年）等城市，也安装了塔钟。公元1370年，根据皇帝查理五世的命令，在法国巴黎建造了塔钟。在英国建造了第一个塔钟给在1370年。

早期塔钟装置

关于早期机械钟表的资料是很少的。没有一只钟的原貌保存到现在。公元14世纪制造的钟，到底是什么样，不清楚，因为所有的钟要么消失了，要么经过了大修和改建。因此，只有尽力的，多方面地利用补充资料（书本的和考古的）的办法，才可能恢复原来的设计结构。关于制造和设计早期机械钟表的可靠证明的资料，诸如：a)治奥瓦尼•顿吉的论文手稿——《关于天体的论文》和《关于行星的重要文章》。其中，非常详细地记述了在公元1348~1364年顿吉制造的复杂的行星钟；σ）公元1364~1370年，应皇帝查理五世的邀请，英国著名的钟表匠维克（Вик）在巴黎画出了钟的图纸。В)  弗鲁阿萨尔（Фpуaccap）于公元1368年写的史诗，包含有足以令人信服的关于枢轴式擒纵机构和调速器的记述——最早的擒纵机构和调速器的设计。

顿吉行星（天文）钟。治奥瓦尼•顿吉（公元1318~1387年）在那时所有的科学家领域里，是位多方面知识渊博的学者。

公元1348~1364年，顿吉制造了著名的行星钟，可以指示太阳、月亮和五个行星的运动，还包括了万年历，提供了测量恒星时和平太阳时的可能性。这只钟的知名度远远超出了意大利的范围，使顿吉在生活中得到了极大的荣誉，并使他的名字永垂朽。

查理五世逝世后，顿吉的钟在圣尤斯塔保存到1809年，后内寺院被火烧尽，所有的宝藏也都毁掉。顿吉钟没有保留到今天。幸运的是，顿吉的两篇论文稿保存到今天。在辩认和研究这些手稿的基础上，由著名的钟表历史学家拜里开始，劳德继之，在英国实现了顿吉钟的复原。
                                  
在图3示出治奥瓦尼•顿吉钟的图。钟框架是青铜的，轴轮和盘是黄铜的。顿吉钟的297个部中，100个是轮子和齿轮，齿都是手工加工的。为了再现月亮的运动，需要157个齿的齿轮，加工这样的齿轮的非常困难的事，更为困难的是一个齿轮上加工出365个齿。
                                  
拜里认为，这个图纸对于钟表历史学家是非常有意义的，是至今最早的擒纵机构图纸之一。顿吉钟使用了冠形轮（形状类似王冠），代替两端带有调整重块的横梁作为调速器。

头轮上绕着一端有重块（砝码）的绳子，一昼夜转10圈，第二个轮子一天转动100次，擒纵轮转动800次，摆轮（冠形轮）振动54次，伴送擒纵轮转一圈。摆轮一小时振动1800次。摆轮振动周期为2分钟。
  
钟盘在框架的前边，指示的是平太阳时。钟盘分成24小时。指针不动，钟盘逆时针旋转。
   
在钟壳（框架）上，以完全不同的方法安装了两个日历。其中之一是全年的，指示固定的节日；另一个是不固定的节日日期计算表（复活节日期计算表）和流动节日，它的日期与复活节日期有关。从那时起类似的日历只制造过两次：公元1842年，施维尔格（ШBилbг）制造在斯特拉斯堡教堂的钟上；公元1956年，伊因先（Иенceн）安装在哥本哈根的钟上。

指示流动节日的日历，是由三个名称不同彼此连结的链组成的。大的年日历图，是由安装在宽尖齿轮轴上的齿轮驱动的。顿吉钟的日历，对于闰年不能自动修正。
顿吉钟有七个单独指示天体运动的钟盘，其中两个——太阳和月亮，其余五个——火星、木星、水星、金星、土星，它们的结构都是很复杂的。

斯特拉斯堡教堂的钟。斯特拉斯堡教堂的钟（1354年）几乎是顿吉钟的同代者。这个钟的设计比顿吉钟的简单些，但是作为公共用钟，它成了以后年代的模仿对像。
斯特拉斯堡教堂，是西欧古老的教堂之一，建造于公元510年，是在赫洛德维格(Xлoдвиг)国王时期。公元1354年，在教堂的塔里安装了很好的天文钟。 这个钟高约12米，有直径约为3米的年日历轮，包括有流动节日日历，在钟的前面有星盘，它的指针指示太阳、月亮和日星的运动。现在已经不知道钟是谁制造的了。

斯特拉斯堡教堂的第二只钟（图4），建造于公元1574年，自公元1574年运行到1789年，从力学角度认为是完美无缺的珍品。

与斯特拉斯堡钟同时，结构很复杂的纽伦堡塔钟理应享有很高的荣誉。这个钟建造于公元1356~1361年。同样也不知道谁是它的建造者。公元1506~1509年，对钟进行了修理。钟的现在外形，如图5所示。
   
维克的巴黎钟。与治奥瓦尼•顿吉行星钟和早期纽伦堡塔钟的同时，公元1370年，根据查理五世命令制造的的巴黎王宫的塔钟，是有很大历史意义的<