分析中国钟表的设计史

冯太杰 严贤钊

说起手表大家都不陌生，在当今的生活中它是每个人所必备的生活设备。但是如此精密的设备它的发展历程却是充满坎坷的。我国在三千多年前就有了计时器，但是直到宋朝才设计出了世界上第一座时钟。这期间计时器经历了多次完善与创新。纵观我国钟表发展史可以分为四个时期：自主创造期、自主发展期、模仿学习期、现代研发期。其中自主创造期与自主发展期，两者是齐头并进的，因此文章将其分为三个阶段来阐述，即自我设计期，模仿学习期和现代研发期。

一、自我设计期

（一）土圭

三千多年前，我国祖先就发明了用于计时的仪器“土圭”和“日晷”。在土圭出现的初期似乎是作为一种风水仪器使用的，后来才逐渐发展成为圭表。土圭主要利用一天中太阳投射到地面上影子长短的不同来确认时间，通过观察太阳落在刻板上影子所对应的位置来辨认当前时间。同时，也可以通过观察阳光照射下影子的长度来测量季节。土圭发明于中国的奴隶社会，当时社会中奴隶是没有地位的，唯有皇权高高在上，这时的设计大部分是为皇权服务同时体现出皇权至上的原则。土圭在设计初期外形还比较简陋，后经过细化在垂直的木杆上雕刻龙头，象征皇权至上，以对奴隶造成一定的威慑作用。

（二）日晷

在土圭出现一段时间之后，我国古人在土圭的基础上设计了日晷，日晷和土圭都是利用太阳在一天之中投射阴影位置的变化来确定时间的，而且两者都可以通过影子的长短来确认所处的季节。不同的是日晷成圆盘状，围绕圆周均匀地标上天干地支，通过观察影子投射的位置来确认时间。日晷产生于汉代之前，当时我国处于封建社会，平民拥有自己的权利，这时的设计不仅为皇权服务，同时也服务于百姓，大部分的日晷外形并没有如此多的装饰，并不刻意注重皇权的表达，设计显得亲民化。

（三）水钟

然而并不是每天都有太阳，在阴雨天土圭和日晷就毫无用处了。于是古人通过对大自然细心地观察发现水滴向下滴落的时间是比较均匀的。于是发明了可以在没有阳光的天气下使用的计时工具“水钟”。

水钟也叫漏壶，漏壶的表现形式多种多样，一种是盛水于铜壶，壶内放置一个刻着度数的小箭，壶底有小孔，水通过小孔均匀地滴出，水平面下降，露出小箭上的刻度，观察刻度来计时。另一种是泄水壶，通过将壶中的水流尽来计时。还有一种壶，使用时通过上方摆放好的盛水设备匀速滴入漏壶中使水位升高,托起箭舟和插在箭舟上的箭一起向上运动,观测箭上刻度与壶盖之间的变化，以此来计时。由于水滴的速度受多种因素的影响，设备的精确性并不是很高。为了使刻度更加精准，古人在此基础上添加了多个漏壶，通过多个漏壶的协同作用来提高仪器的精准度。但是增加漏壶的数量，并没有很好地满足古人需要的时间精度，因此刻漏常常用做短暂的计时。这个时期由于我国冶铜技术的发展，水钟多采用金属材质，一来水分不会通过材质流失同时也减少了水分蒸发的数量。这时的青铜器发展也是十分昌盛的，于是刻漏在一定程度上也模仿了青铜器的造型。

（四）火钟

在水钟的同一时期还出现了一个叫作火钟的计时工具，顾名思义就是运用火来进行计时。古人发现某些材料的燃烧时间是相对均匀的，于是就利用这种物理特性来进行设计。比如说木材，在木材上根据它的燃烧速度来标上相应的时间，通过观察木材燃烧的位置来确认时间。而后可能是火药的出现激发了古人的灵感，古人在火钟整数刻度上连接引线，每个整数部位连接一根引线，当火钟燃至某一整数时辰部位时，引线点燃，同时引线燃烧又引起此引线所固定的铁球掉落，达到报时的作用。这是我国最早的具有报时功能的计时设备。在此之后的计时仪器都模仿了火钟的这一设计。

（五）浑天仪、水运浑象

浑天仪由我国张衡在公元初期制造。此时的仪器在以前设计的基础上进行了创新。可以确认时辰、可以报时、可以模仿天体的运作、模仿日出日落。后来，一行和梁令瓒等在张衡铜铸浑天仪的基础上创造了水运浑象。水运浑象是以水为动力而运转的仪器，并且具有报时装置，可以自动报时，称为“水运浑天”。水运浑天是世界上第一架用水力发动的天文仪器。在浑天仪中应用到的齿轮机构和凸轮机构十分精密且复杂。中国宋朝苏颂发明设计的水运仪象台，是世界上第一座时钟。它很高大，水运仪象台座底呈正方形，整体是倒立的等腰梯形的形状，座底采用木材制造，高在十二米左右，底在七米左右，共有三层。整个设计大部分运用木材制作，通过雕刻花纹来美化仪器。它继承前者设计的同时又对它进行了美化创新。而后，苏颂和韩公廉创造了擒纵器，擒纵器可以说是后期手表中的核心部位，擒纵器的发明对世界钟表的发展有着很大的促进作用。

（六）五轮沙漏

十四世纪中期，詹希元创制了“五轮沙漏”。“五轮沙漏”以流沙为动力，流沙在器械中由于重力作用开始流动从而产生动力带动各级齿轮运作。再通过最后一级齿轮带动在水平面上旋转的中轮，中轮的轴心上有一根指针，指针则在一个有刻线的仪器圆盘上转动，以此显示时辰。此外，詹希元还在中轮上添加了一个机械拨动装置，通过这个装置可以在整点进行报时。

二、模仿学习期

而后受到西方钟表的影响，我国的钟表进入了模仿时期，这一阶段虽然是在模仿西方的钟表设计，但是也融入了我国的传统文化。1582 年来到澳门的意大利利玛窦是将西洋钟表带入中国皇宫的第一人，钟表直到十九世纪末才开始盛行。明清时期是我国建筑盛行的时期，当时建造的故宫、天坛等都是我国古代建筑师们的智慧和技巧的结晶。因此在设计钟表时也受到了一定的建筑元素的影响，钟表多以建筑的外观来制造，再加上前人对木材运用的继承和发展，钟表大量使用木材来制造，通过对木材精雕细刻来美化外观，内部放置国外的运作机械，设计出具有中国元素的钟表，在当时也是很受欢迎的。当时的钟表对普通人来说是一件奢侈品，因此当时的国人买来钟表并不只是为了使用，很大程度上是作为收藏品。而后，国外的商人看到了我国手表行业的商机，专程为国人设计了怀表。怀表的造型可能是模仿了日晷，怀表呈圆形，表中有三根指针，分别表示秒、分、时，这可能是日晷投射在圆盘上的影子带来的灵感，但是表内的主要机械部件还是模仿我国的擒纵器来设计的，可以说我国对世界手表的发展有着不可忽视的影响。

随着我国怀表市场的打开，逐渐刺激了我国自主设计手表的想法。于是1915 年在山东烟台成立了第一家民族资本的机械制钟企业——烟台宝时造钟厂，随后也有许多的制钟企业应运而生。

三、现代研发期

随着中华人民共和国成立，我国人民在党的领导下经济水平逐渐提高，于是人们对钟表的需求也就逐渐变大。1954 年国家第一个五年计划,推动了中国钟表业的快速发展。之后，钟表行业如雨后春笋般发展起来，我国逐渐摆脱国外钟表的限制，钟表越来越呈现出自主化，表达中国文化、体现中国情怀。

现在随着科技的发展，我们的生活发生了翻天覆地的变化，互联网的兴起为我们带来了许多全新的体验。因此我们的手表也越来越趋向于多元化，它不仅外观好看，功能也相当齐全。电子手表的兴起为手表市场带来了新的机遇和挑战，手表不仅可以用来确认时辰，还可以确认年、月、日。随着手机的普及，手表也在向手机的方向发展，现在我国自主研发的智能手表不仅可以打电话看电影，还可以语音视频聊天，对国际的手表市场也造成了一定的影响，手表和手机在功能上的界限越来越模糊了。这段时期的手表设计，大多采用比较时尚的材质来制造，不仅外观简洁，颜色也是采用了时尚的金属灰、白、黑等色彩。一方面是因为这些物品是电子产品，需要科技感强烈的元素来装饰，另一方面是人们这些年接触的新鲜事物越来越多，导致人们审美品位发生了改变，清朝时期喜欢设计繁琐的精雕细琢，现代人更喜欢简洁大方的物品。与此相同的还有机械式手表，它内部结构相当的繁琐，但是整体看起来却是简洁的，统一的色调和规则的造型也是深受广大机械爱好者的喜爱。然而现在的机械手表并不仅仅是用来确认时间，更多的是一种身份的象征。一些成功人士都喜欢为自己选购一款手表，以体现出自己的社会地位。这可能是手表制造商通过广告对大众进行了影响，同时与古代将钟表作为收藏品有一定的相似度——都是因为钟表价格的昂贵。根据现在的发展情况来看，我国的手表行业会继续向前发展取得更优秀的成果。

四、结论

纵观我国钟表的发展历程，会发现钟表的设计与其所处的时期有着莫大的关系，朝代的文化、经济、技术等都会限制它的表达方式。同时我国钟表的发展及其产生的仪器也对世界钟表的发展有着深远的影响，在当今世界文化交流更加频繁的环境下，我们更加需要继承我国优秀的文化遗产和非物质文化遗产，同时借鉴国外优秀的技术来进一步增强我国的综合国力。