Σε όλη την ιστορία, οι μέθοδοι και η σημασία της χρονομέτρησης έχουν εξελιχθεί δραματικά, αντανακλώντας τις μεταβαλλόμενες ανάγκες και τις τεχνολογικές προόδους των ανθρώπινων κοινωνιών. Στους πρώτους αγροτικούς πολιτισμούς, η κατανομή του χρόνου ήταν τόσο απλή όσο η μέρα και η νύχτα, υπαγορευμένη από την παρουσία του ηλιακού φωτός. Αυτή η στοιχειώδης προσέγγιση αρκούσε μέχρι την εφεύρεση του ηλιακού ρολογιού γύρω στο 1500 π.Χ., το οποίο επέτρεψε στους αρχαίους πολιτισμούς όπως οι Έλληνες και οι Ρωμαίοι να διαιρούν την ημέρα σε πιο διαχειρίσιμα διαστήματα που ονομάζονται ώρες. Ωστόσο, η εξάρτηση του ηλιακού ρολογιού στο ηλιακό φως οδήγησε στους περιορισμούς του, προκαλώντας την ανάπτυξη πιο εξελιγμένων συσκευών όπως το ρολόι του νερού γύρω στο 1000 π.Χ. Ενώ τα ρολόγια του νερού πρόσφεραν βελτιωμένη ακρίβεια, είχαν και αυτά τα ελαττώματα τους, συμπεριλαμβανομένων ζητημάτων με την πίεση του νερού και το φράξιμο. Η εισαγωγή της κλεψύδρας τον 8ο αιώνα μ.Χ. παρείχε μια πιο αξιόπιστη εναλλακτική λύση, αν και δεν ήταν ακόμα ιδανική για μακροπρόθεσμη μέτρηση του χρόνου. Μόλις το 1300 οι Ευρωπαίοι μοναχοί, οδηγούμενοι από την ανάγκη για ακριβή προγράμματα προσευχής, επινόησαν τα πρώτα μηχανικά ρολόγια. Αυτά τα πρώιμα ρολόγια, που τροφοδοτούνταν με βάρη και ρυθμίζονταν από διαφυγές, ήταν πρωτοποριακά αλλά δεν είχαν ακόμη την ακρίβεια και τη φορητότητα που απαιτούνται για ευρεία χρήση. Η ανακάλυψη της αρχής του εκκρεμούς από τον Galileo Galilei το 1583 σηματοδότησε ένα σημαντικό άλμα στην ακρίβεια, επιτρέποντας στα ρολόγια να μετρούν τον χρόνο μέσα σε δευτερόλεπτα ανά ημέρα. Ωστόσο, η πρόκληση της φορητότητας παρέμεινε άλυτη μέχρι την εμφάνιση του μηχανισμού ελατηρίου, που τελικά οδήγησε στη δημιουργία ρολογιών τσέπης. Αυτή η καινοτομία σηματοδότησε την αρχή της πραγματικά φορητής χρονομέτρησης, φέρνοντας επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο οι άνθρωποι αλληλεπιδρούσαν και κατανοούσαν τον χρόνο.
Για μεγάλο μέρος της ανθρώπινης ιστορίας, η ακριβής χρονομέτρηση απλά δεν ήταν τόσο μεγάλη υπόθεση. Πέρα από το γεγονός ότι δεν υπήρχε τρόπος να διατηρηθεί ο ακριβής χρόνος πριν από χιλιάδες χρόνια, απλά δεν χρειαζόταν να γίνει κάτι τέτοιο. Οι πρώτοι πολιτισμοί που βασίζονταν στη γεωργία λειτουργούσαν όσο έλαμπε ο ήλιος και σταματούσαν όταν σκοτείνιαζε. Μόλις η ανθρωπότητα άρχισε να απομακρύνεται από μια καθαρά αγροτική κοινωνία, οι άνθρωποι άρχισαν να αναζητούν έναν τρόπο να σηματοδοτήσουν το πέρασμα του χρόνου με μεγαλύτερη ακρίβεια από το να χωρίζουν απλώς κάθε μέρα σε «μέρα» και «νύχτα».
Η παλαιότερη γνωστή συσκευή για να χωρίσει την ημέρα σε μικρότερα χρονικά κομμάτια ήταν το ηλιακό ρολόι, το οποίο εφευρέθηκε τουλάχιστον το 1500 π.Χ. Έχοντας παρατηρήσει ότι η σκιά που ρίχνει ένα αντικείμενο αλλάζει σε μήκος και κατεύθυνση καθώς προχωρά η ημέρα, κάποιο φωτεινό άτομο του οποίου το όνομα θα χαθεί για πάντα για να συνειδητοποιήσει η ιστορία ότι θα μπορούσατε να τοποθετήσετε ένα ραβδί όρθιο στο έδαφος και, σημειώνοντας πού έπεσε η σκιά, να χωρίσετε το φως της ημέρας σε διακριτά διαστήματα. Αυτά τα διαστήματα τελικά ονομάστηκαν «ώρες», με κάθε ώρα να αντιστοιχεί στο 1/12 του χρόνου που έλαμπε ο ήλιος κάθε μέρα. Το ηλιακό ρολόι ήταν μια υπέροχη ιδέα που επέτρεψε την ομαλή εξέλιξη του αρχαίου ελληνικού και ρωμαϊκού πολιτισμού. Ένα υπέροχο πράγμα για το ηλιακό ρολόι ήταν ότι ήταν πολύ φορητό. Ωστόσο, είχε μερικά πολύ βασικά ελαττώματα. Πρώτα και κύρια, λειτούργησε μόνο όταν ο ήλιος έλαμπε πραγματικά. Αυτό δεν ήταν πρόβλημα τη νύχτα, αφού κανείς δεν δούλευε στο σκοτάδι ούτως ή άλλως. Αλλά ήταν ένα σημαντικό πρόβλημα τις συννεφιασμένες μέρες. Ακόμη και όταν ο ήλιος έλαμπε έντονα, ωστόσο, η διάρκεια της ημέρας ποικίλλει καθ 'όλη τη διάρκεια του έτους, πράγμα που σήμαινε ότι η διάρκεια μιας «ώρας» ποικίλλει επίσης κατά 30 λεπτά από το Θερινό ηλιοστάσιο έως το Χειμερινό ηλιοστάσιο.
Λόγω των περιορισμών του ηλιακού ρολογιού, οι άνθρωποι αναζήτησαν άλλους τρόπους για να μετρήσουν το πέρασμα του χρόνου χωρίς να εξαρτώνται από τον ήλιο. Μία από τις πρώτες προσπάθειες που έγινε πολύ δημοφιλής ήταν το ρολόι του νερού [ονομάζεται επίσης και κλεψύδρα], που εφευρέθηκε κάπου γύρω στο 1000 π.Χ. Το ρολόι του νερού βασίστηκε στην ιδέα ότι το νερό διαρρέει από μια μικρή τρύπα με φαινομενικά σταθερό ρυθμό, και είναι είναι δυνατό να σημειωθεί το πέρασμα του χρόνου σημειώνοντας πόσο νερό έχει διαρρεύσει από μια τρύπα στον πυθμένα ενός ειδικά σημειωμένου δοχείου. Τα ρολόγια του νερού ήταν πολύ πιο ακριβή από τα ηλιακά ρολόγια, αφού ο ρυθμός ροής δεν επηρεαζόταν από την ώρα της ημέρας ή του έτους και δεν είχε σημασία αν ο ήλιος έλαμπε ή όχι. Ωστόσο, δεν ήταν χωρίς τα δικά τους σοβαρά ελαττώματα.
Αν και το νερό μπορεί να φαίνεται να στάζει με σταθερό, σταθερό ρυθμό, στην πραγματικότητα όσο περισσότερο νερό υπάρχει στο δοχείο τόσο πιο γρήγορα διαρρέει λόγω της πίεσης που ασκείται από το βάρος του νερού. Οι αρχαίοι Αιγύπτιοι έλυσαν αυτό το πρόβλημα χρησιμοποιώντας δοχεία με λοξές πλευρές για να εξισορροπήσουν την πίεση του νερού καθώς μειώνονταν η ποσότητα του νερού. Άλλα προβλήματα, ωστόσο, περιελάμβαναν το γεγονός ότι η τρύπα μέσα από την οποία έσταζε το νερό έτεινε να μεγαλώνει με την πάροδο του χρόνου, επιτρέποντας έτσι να περάσει περισσότερο νερό γρηγορότερα και το γεγονός ότι η τρύπα διαφυγής είχε επίσης μια άσχημη τάση να βουλώνει. Και ο παράδεισος να κρυώσει αρκετά για να παγώσει το νερό! Τα ρολόγια νερού, από τη φύση τους, δεν ήταν επίσης ιδιαίτερα φορητά.
Λοιπόν, δεν χρειάστηκε πολύς χρόνος για να συνειδητοποιήσουν ότι το νερό δεν είναι το μόνο πράγμα που ρέει με σταθερό ρυθμό, και μετά ήρθε η κλεψύδρα, που εφευρέθηκε κάπου γύρω στον 8ο αιώνα μ.Χ. Ο κύριος λόγος που δεν εφευρέθηκε νωρίτερα ήταν πιθανώς απλώς και μόνο επειδή κανείς δεν μπορούσε να φυσήξει αρκετά καλά το γυαλί πριν από τότε. Η κλεψύδρα χρησιμοποιεί άμμο που ρέει από το ένα γυάλινο δοχείο στο άλλο μέσω ενός μικροσκοπικού ανοίγματος που συνδέει τα δύο, και η διέλευση της άμμου δεν επηρεάζεται ιδιαίτερα από τα πράγματα που προκάλεσαν προβλήματα με το ρολόι του νερού και το ηλιακό ρολόι πριν από αυτό. Ωστόσο, οι μεγάλες κλεψύδρες δεν ήταν πρακτικές και η διατήρηση χρόνου για οποιαδήποτε εκτεταμένη περίοδο συνήθως σήμαινε να γυρνούσαμε το ποτήρι ξανά και ξανά κατά τη διάρκεια μιας ημέρας. Βασικά, έκανε ένα υπέροχο χρονόμετρο, αλλά έναν άθλιο χρονομέτρη.
Και κάπως έτσι ήταν τα πράγματα μέχρι το 1300, όταν ένα σωρό μοναχοί στην Ευρώπη αποφάσισαν ότι χρειάζονταν πραγματικά έναν καλύτερο τρόπο για να πουν πότε ήρθε η ώρα να προσευχηθούν. Γιατί, βλέπετε, η ζωή ενός μοναχού περιστρεφόταν γύρω από ένα καθορισμένο πρόγραμμα προσευχών – μία με το πρώτο φως, μία με την ανατολή του ηλίου, μία το μεσημέρι, μία το μεσημέρι, μία το μεσημέρι, μία κατά τη δύση του ηλίου και μία το βράδυ. Επομένως, η γνώση της σωστής ώρας έγινε κάτι περισσότερο από ένα ωραίο - ήταν μια θρησκευτική επιταγή! Και, ως αποτέλεσμα, αυτοί οι μοναχοί επινόησαν τα πρώτα γνωστά μηχανικά ρολόγια. Η λέξη "ρολόι", παρεμπιπτόντως, προέρχεται από την ολλανδική λέξη για "καμπάνα", καθώς αυτά τα πρώιμα μηχανικά ρολόγια δεν είχαν δείκτες και σχεδιάστηκαν για να χτυπούν απλώς την ώρα.
Εκτός από τον μηχανισμό χτυπήματος της καμπάνας, αυτά τα πρώιμα ρολόγια είχαν δύο σημαντικές απαιτήσεις. Το πρώτο ήταν μια πηγή δύναμης, και αυτό παρεχόταν από ένα βάρος συνδεδεμένο σε ένα σχοινί ή μια αλυσίδα. Το βάρος μεταφέρθηκε ή τραβήχτηκε στην κορυφή του ρολογιού και η βαρύτητα θα έκανε τα υπόλοιπα. Ο δεύτερος ήταν κάποιος τρόπος να εξαναγκάσει το βάρος να πέσει με αργό, μετρημένο ρυθμό αντί να πέφτει κατακόρυφα όπως, καλά, ένα βάρος μολύβδου. Και αυτό παρείχε ένα υπέροχο και
έξυπνη εφεύρεση που ονομάζεται απόδραση. Με απλούστερους όρους, μια διαφυγή είναι μια συσκευή που διακόπτει τη διαδρομή του βάρους που πέφτει σε τακτά χρονικά διαστήματα, αναγκάζοντάς το να πέφτει λίγο τη φορά αντί για όλα ταυτόχρονα. Αυτό είναι κυριολεκτικά που κάνει τα ρολόγια να «τσιμπολογούν», καθώς καθώς η διαφυγή κινείται μπρος-πίσω, εμπλέκοντας και απελευθερώνοντας εναλλάξ τα γρανάζια που είναι συνδεδεμένα με το βάρος, βγάζει έναν πολύ χαρακτηριστικό ήχο.
Αυτά τα πρώτα ρολόγια, αν και ήταν τεχνολογικά θαύματα, δεν ήταν ιδιαίτερα ακριβή. Επίσης, ενώ επέτρεψαν να υποδιαιρεθεί η ώρα σε πιο λεπτά τμήματα [εξ ου και η λέξη «λεπτό» για την πρώτη μικρή διαίρεση της ώρας], δεν μπορούσαν να χωρίσουν την ώρα σε μια περαιτέρω ή «δεύτερη» μικρή διαίρεση [και ναι, από εκεί προέρχεται και αυτή η λέξη]. Έπρεπε να περιμένει μέχρι που ένας αρκετά λαμπρός νεαρός ονόματι Galileo Galilei ανακάλυψε την αρχή του εκκρεμούς περίπου το 1583. Σε γενικές γραμμές, παρατήρησε ότι ανεξάρτητα από το πόσο πλάτος ταλαντευόταν ένα συγκεκριμένο εκκρεμές, χρειαζόταν πάντα τον ίδιο χρόνο για να γυρίσει πίσω και Εμπρός. Ανακάλυψε, στην πραγματικότητα, ότι ο χρόνος που χρειαζόταν το εκκρεμές για να επιστρέψει καθοριζόταν από το μήκος του ίδιου του εκκρεμούς και όχι από το πλάτος της ταλάντευσης. Και, συνδέοντας ένα εκκρεμές με ακρίβεια μέτρησης στη διαφυγή ενός ρολογιού, οι ωρολογοποιοί μπόρεσαν να παράγουν ρολόγια με ακρίβεια μέσα σε δευτερόλεπτα την ημέρα αντί για λεπτά. Δεν είχε σημασία πόση δύναμη ασκήθηκε στο εκκρεμές, αφού η δύναμη επηρέαζε μόνο το πλάτος της ταλάντευσης και όχι το μήκος του ίδιου του εκκρεμούς.
Έτσι, τώρα είχαμε ρολόγια που λειτουργούσαν καλά ανεξάρτητα από την ώρα της ημέρας ή την εποχή, και τα οποία ήταν πολύ ακριβή για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Δυστυχώς, δεν ήταν ακόμα ιδιαίτερα φορητά, λόγω του γεγονότος ότι το βάρος δεν θα έπεφτε τακτικά και το εκκρεμές δεν θα μπορούσε να λειτουργήσει σωστά εάν υποβάλλονταν σε εξωτερική κίνηση. Και εδώ είναι που το ρολόι τσέπης μπαίνει στην εικόνα.
Η βασική εφεύρεση που επέτρεψε στα ρολόγια να γίνουν φορητά [και τι είναι ένα ρολόι αλλά ένα φορητό ρολόι;] ήταν το ελατήριο. Στην πραγματικότητα, η χρήση ελατηρίων είναι ίσως η δεύτερη πιο σημαντική ωρολογική εξέλιξη μετά την εφεύρεση της διαφυγής. Το πρώτο βήμα για να γίνει ένα φορητό ρολόι ήταν η αντικατάσταση των μεγάλων βαρών που χρησιμοποιήθηκαν για την τροφοδοσία του με κάτι που θα ασκούσε σταθερή δύναμη ανεξάρτητα από τη θέση στην οποία κρατιόταν το ρολόι. Και ανακαλύφθηκε ότι μια σφιχτά τυλιγμένη, υψηλής τάσης λωρίδα μετάλλου ασκεί μια περισσότερο ή λιγότερο σταθερή δύναμη καθώς ξετυλίγεται, γεγονός που την έκανε ακριβώς το πράγμα για τη δουλειά. Φυσικά, δεν άργησαν οι ωρολογοποιοί να παρατηρήσουν ότι το ελατήριο ασκούσε όλο και λιγότερη δύναμη καθώς ξετυλίγονταν, αλλά κατέληξαν σε μια σειρά από αρκετά έξυπνα
τρόποι αντιμετώπισης του προβλήματος, συμπεριλαμβανομένων συσκευών όπως το "stackfreed" και το "fusee".
Το δεύτερο βήμα για να γίνει ένα ρολόι πραγματικά φορητό ήταν η δημιουργία μιας αντικατάστασης για το εκκρεμές που κρατούσε το ρολόι σε χρονικά διαστήματα με ακρίβεια. Τα πρώιμα "φορητά ρολόγια" χρησιμοποιούσαν μια συσκευή που ονομαζόταν "foliot", η οποία αποτελούνταν από δύο πολύ μικρά βάρη που κρέμονταν από κάθε άκρο μιας περιστρεφόμενης ράβδου ισορροπίας, αλλά αυτά δεν ήταν ούτε ιδιαίτερα ακριβή ούτε πραγματικά φορητά. Για άλλη μια φορά, όμως, ήταν το νεοανακαλυφθέν concept της άνοιξης που ήρθε στη διάσωση. Καθορίστηκε ότι μια πολύ λεπτή σπείρα σύρματος [που ονομαζόταν «hairraping» επειδή ήταν τόσο λεπτό] μπορούσε να συνδεθεί απευθείας στον τροχό ισορροπίας και ότι όταν η δύναμη από το κύριο ελατήριο μεταδιδόταν στη διαφυγή, το προσαρτημένο ελατήριο θα τυλίγονταν και ξετυλίγονται με πολύ τακτικό ρυθμό, προκαλώντας έτσι την εμπλοκή και την απελευθέρωση της διαφυγής στα απαιτούμενα με ακρίβεια χρονομετρημένα διαστήματα. Και, ως επί το πλείστον, αυτό ισχύει ανεξάρτητα από το πώς κρατάτε το ρολόι, παρέχοντας πραγματική φορητότητα.
Η διάκριση μεταξύ αυτών των πρώτων φορητών ρολογιών και των πρώτων αληθινών ρολογιών τσέπης είναι θολή. Αν και ένα ρολόι με ελατήριο μπορεί να είχε αναπτυχθεί ήδη από το 1400, ένα ρολόι με ελατήριο δεν εμφανίστηκε μέχρι τα μέσα του 16ου αιώνα και δεν πέρασε πολύς καιρός από αυτό πριν γίνουν αρκετά μικρά για να τα φέρουν στη μέση ή στην τσέπη. . Και σύντομα, οποιοσδήποτε μπορούσε να αντέξει οικονομικά, εθεάθη να κουβαλάει αυτή την πρωτοφανή εφεύρεση που ήταν στη μόδα – το ρολόι τσέπης.
