V průběhu dějin se metody a význam měření času dramaticky vyvíjely a odrážely měnící se potřeby a technologický pokrok lidských společností. V nejranějších agrárních kulturách bylo rozdělení času stejně jednoduché jako den a noc, diktované přítomností slunečního světla. Tento rudimentární přístup stačil až do vynálezu slunečních hodin kolem roku 1500 př. n. l., které umožnily starověkým civilizacím, jako byli Řekové a Římané, rozdělit den na lépe zvládnutelné intervaly zvané hodiny. Závislost slunečních hodin na slunečním světle však vedla k jejich omezením, což vedlo k vývoji sofistikovanějších zařízení, jako byly vodní hodiny kolem roku 1000 př. n. l. Vodní hodiny sice nabízely lepší přesnost, ale i ony měly své nedostatky, včetně problémů s tlakem vody a ucpáváním. Zavedení přesýpacích hodin v 8. století n. l. poskytlo spolehlivější alternativu, i když stále nebyla ideální pro dlouhodobé měření času. Teprve ve 14. století vynalezli evropští mniši, poháněni potřebou přesných modlitebních harmonogramů, první mechanické hodiny. Tyto rané hodiny, poháněné závažími a regulované únikovými mechanismy, byly průlomové, ale stále postrádaly přesnost a přenositelnost potřebnou pro široké použití. Objev principu kyvadla Galileem Galileim v roce 1583 znamenal významný skok v přesnosti a umožnil hodinám měřit čas v řádu sekund za den. Problém přenositelnosti však zůstal nevyřešen až do objevení pružinového mechanismu, který nakonec vedl k vytvoření kapesních hodinek. Tato inovace znamenala začátek skutečně přenosného měření času a způsobila revoluci v tom, jak lidé interagovali s časem a chápali ho.
Po velkou část lidské historie nebylo přesné měření času tak velkým problémem. Kromě toho, že před tisíci lety neexistoval způsob, jak měřit přesný čas, prostě k tomu nebyla potřeba. Rané kultury, které byly založeny na zemědělství, fungovaly, dokud svítilo slunce, a přestávaly, když se setmělo. Teprve když se lidstvo začalo odklánět od čistě agrární společnosti, začali lidé hledat způsob, jak přesněji označit plynutí času, než jen dělit každý den na „den“ a „noc“
Nejstarším známým zařízením, které rozdělovalo den na menší časové úseky, byly sluneční hodiny, které byly vynalezeny nejméně kolem roku 1500 př. n. l. Poté, co si nějaký chytrý člověk, jehož jméno bude navždy ztraceno v historii, všiml, že stín, který vrhá objekt, mění s postupem dne délku a směr, si uvědomil, že lze umístit tyč svisle do země a označením místa, kam stín dopadal, rozdělit denní světlo na jednotlivé intervaly. Tyto intervaly se nakonec začaly nazývat „hodiny“, přičemž každá hodina představovala 1/12 doby, kdy slunce svítilo každý den. Sluneční hodiny byly skvělým nápadem, který umožnil řádný vývoj starověké řecké a římské civilizace. Jednou z velkých věcí na slunečních hodinách bylo, že byly snadno přenosné. Měly však i několik základních nedostatků. V první řadě fungovaly pouze tehdy, když slunce skutečně svítilo. V noci to nebyl problém, protože nikdo stejně nepracoval ve tmě. Ale v zamračených dnech to byl velký problém. I když slunce jasně svítilo, délka dne se v průběhu roku mění, což znamenalo, že délka „hodiny“ se od letního slunovratu do zimního slunovratu lišila až o 30 minut.
Kvůli omezením slunečních hodin hledali lidé jiné způsoby měření plynutí času, aniž by byli závislí na slunci. Jedním z prvních pokusů, které se staly velmi populárními, byly vodní hodiny [nazývané také klepsydra], vynalezené někdy kolem roku 1000 př. n. l. Vodní hodiny byly založeny na myšlence, že voda vytéká z malého otvoru zdánlivě stálou rychlostí, a je možné zaznamenat plynutí času zaznamenáním, kolik vody vytéká otvorem ve dně speciálně označené nádoby. Vodní hodiny byly mnohem přesnější než sluneční hodiny, protože rychlost proudění nebyla ovlivněna denní ani roční dobou a nezáleželo na tom, zda slunce svítilo či nikoli. Nebyly však bez svých vlastních závažných nedostatků.
Ačkoli se může zdát, že voda kape stálou, pevnou rychlostí, ve skutečnosti čím více vody je v nádobě, tím rychleji vytéká kvůli tlaku vyvíjenému váhou vody. Starověcí Egypťané tento problém vyřešili používáním nádob se šikmými stěnami, aby vyrovnali tlak vody s klesajícím množstvím vody. Mezi další problémy však patřila skutečnost, že otvor, kterým voda kapala, se časem zvětšoval, čímž umožňoval rychlejší průchod většího množství vody, a skutečnost, že únikový otvor měl také nepříjemný sklon se ucpávat. A nedej bože, aby se neochladilo natolik, aby voda skutečně zamrzla! Vodní hodiny ze své podstaty také nebyly nijak zvlášť přenosné.
Lidem netrvalo dlouho, než si uvědomili, že voda není jediná věc, která teče stálým tempem, a další na řadu přišly přesýpací hodiny, vynalezené někdy kolem 8. století n. l. Hlavním důvodem, proč nebyly vynalezeny dříve, byl pravděpodobně jednoduše ten, že předtím nikdo neuměl dostatečně dobře foukat sklo. Přesýpací hodiny využívají písek proudící z jedné skleněné nádoby do druhé malým otvorem, který je spojuje, a průchod písku není nijak zvlášť ovlivněn věcmi, které předtím způsobovaly problémy s vodními a slunečními hodinami. Velké přesýpací hodiny však byly nepraktické a měření času po delší dobu obvykle znamenalo opakované otáčení skla v průběhu dne. V podstatě to byly skvělé stopky, ale mizerné časomíry.
A takhle to zhruba vypadalo až do 14. století, kdy se skupina mnichů v Evropě rozhodla, že skutečně potřebují lepší způsob, jak poznat, kdy je čas se modlit. Život mnicha se totiž točil kolem pevně stanoveného harmonogramu modliteb – jedna za svítání, jedna při východu slunce, jedna v dopoledne, jedna v poledne, jedna odpoledne, jedna při západu slunce a jedna za soumraku. Znalost správného času se proto stala více než jen drobností – stala se náboženskou nezbytností! A v důsledku toho tito mniši vynalezli první známé mechanické hodiny. Slovo „hodiny“ mimochodem pochází z nizozemského slova pro „zvon“, protože tyto rané mechanické hodiny neměly ručičky a byly navrženy tak, aby jednoduše odbíjely celou hodinu.
Kromě mechanismu odbíjení zvonu měly tyto rané hodiny dva důležité požadavky. Prvním byl zdroj energie, a ten zajišťovalo závaží připevněné k lanu nebo řetězu. Závaží bylo nesen nebo tažen na vrchol hodin a gravitace se postarala o zbytek. Druhým byl nějaký způsob, jak donutit závaží padat pomalým, měřeným tempem, místo aby padalo prudce jako, no, olověné závaží. A to zajišťovalo úžasné a
důmyslný vynález zvaný únikový mechanismus. Nejjednodušeji řečeno, únikový mechanismus je zařízení, které v pravidelných intervalech přerušuje dráhu padajícího závaží, čímž způsobuje, že klesá po malých kouskách, nikoli najednou. To je doslova to, co způsobuje, že hodiny „tikají“, protože když se únikový mechanismus pohybuje tam a zpět a střídavě zapíná a uvolňuje ozubená kola připojená k závaží, vydává velmi charakteristický zvuk.
Tyto nejstarší hodiny, ačkoli byly technologickými zázraky, nebyly nijak zvlášť přesné. Také sice umožňovaly rozdělit hodinu na minutovější části [odtud naše slovo „minuta“ pro první malý dílek hodiny], ale nemohly hodinu rozdělit na další neboli „druhý“ malý dílek [a ano, odtud také toto slovo pochází]. To muselo počkat, až kolem roku 1583 poměrně brilantní mladý muž jménem Galileo Galilei objevil princip kyvadla. Obecně řečeno, všiml si, že bez ohledu na to, jak daleko se konkrétní kyvadlo vykyvuje, vždy trvá kyv tam a zpět stejně dlouho. Ve skutečnosti zjistil, že doba, kterou kyvadlo potřebuje k návratu, je určena délkou samotného kyvadla, a nikoli šířkou kyvu. A připevněním přesně změřeného kyvadla k úchytu hodin byli hodináři schopni vyrábět hodinky s přesností na sekundy za den místo minut. Nezáleželo na tom, jak velká síla byla na kyvadlo aplikována, protože síla ovlivňovala pouze šířku kyvu, nikoli délku samotného kyvadla.
Takže jsme měli hodinky, které fungovaly dobře bez ohledu na denní dobu nebo roční období a které byly velmi přesné po dlouhou dobu. Bohužel stále nebyly nijak zvlášť přenosné, protože závaží neklesalo pravidelně a kyvadlo nemohlo fungovat správně, pokud by bylo vystaveno vnějšímu pohybu. A zde vstupují do hry kapesní hodinky.
Klíčovým vynálezem, který umožnil přenosnost hodin [a co jiného jsou hodinky než přenosné hodiny?], byla pružina. Použití pružin je ve skutečnosti pravděpodobně druhým nejdůležitějším hodinářským pokrokem po vynálezu úsťového mechanismu. Prvním krokem k vytvoření přenosných hodin bylo nahrazení těžkých závaží používaných k jejich pohonu něčím, co by vyvíjelo stálou sílu bez ohledu na polohu, ve které byly hodiny drženy. A bylo zjištěno, že pevně stočený kovový pásek s vysokým napětím vyvíjí při odvíjení víceméně stálou sílu, což z něj udělalo přesně to pravé pro tento účel. Hodinářům samozřejmě netrvalo dlouho, než si všimli, že pružina vyvíjí při odvíjení stále menší sílu, ale přišli s řadou poměrně důmyslných řešení
způsoby, jak se s tímto problémem vypořádat, včetně zařízení jako „stackfreed“ a „fusee“
Druhým krokem k vytvoření skutečně přenosných hodin bylo nalezení náhrady za kyvadlo, které udržovalo hodiny v přesně stanovených intervalech. Rané „přenosné hodiny“ používaly zařízení zvané „foliot“, které se skládalo ze dvou velmi malých závaží zavěšených na obou koncích rotující setrvačné tyče, ale ta nebyla ani nijak zvlášť přesná, ani skutečně přenosná. Opět však na pomoc přišel nově objevený koncept pružiny. Bylo zjištěno, že velmi tenká cívka drátu [nazývaná „vlásková pružina“, protože byla tak tenká] může být připevněna přímo k setrvačníku a že když se síla z hlavní pružiny přenese na úsťový mechanismus, připojená vlásková pružina se bude navíjet a odvíjet velmi pravidelným tempem, čímž se úsťový mechanismus bude zapínat a vypínat v požadovaných přesně stanovených intervalech. A z velké části to platí bez ohledu na to, jak jsou hodiny drženy, což zajišťuje skutečnou přenosnost.
Rozdíl mezi těmito prvními přenosnými hodinami a prvními skutečnými kapesními hodinkami je nejasný. Ačkoli hodiny s pružinovým pohonem mohly být vyvinuty již ve 15. století, hodiny s pružinovým pohonem se objevily až v polovině 17. století a netrvalo dlouho a staly se dostatečně malými na to, aby se daly nosit na pase nebo v kapse. A brzy každý, kdo si je mohl dovolit, nosil tento nový vynález, který byl v té době velmi populární – kapesní hodinky.
