Door de geschiedenis heen zijn de methoden en het belang van tijdwaarneming dramatisch geëvolueerd, als weerspiegeling van de veranderende behoeften en technologische vooruitgang van menselijke samenlevingen. In de vroegste agrarische culturen was de verdeling van de tijd net zo eenvoudig als dag en nacht, gedicteerd door de aanwezigheid van zonlicht. Deze rudimentaire aanpak volstond tot de uitvinding van de zonnewijzer rond 1500 v.Chr., waardoor oude beschavingen zoals de Grieken en Romeinen de dag konden verdelen in beter beheersbare intervallen, uren genaamd. De afhankelijkheid van de zonnewijzer van zonlicht leidde echter tot zijn beperkingen, wat leidde tot de ontwikkeling van meer geavanceerde apparaten zoals de waterklok rond 1000 voor Christus. Hoewel waterklokken een grotere nauwkeurigheid boden, hadden ook zij hun tekortkomingen, waaronder problemen met de waterdruk en verstopping. De introductie van de zandloper in de 8e eeuw na Christus bood een betrouwbaarder alternatief, hoewel deze nog steeds niet ideaal was voor tijdwaarneming op de lange termijn. Pas in de 13e eeuw vonden Europese monniken, gedreven door de behoefte aan nauwkeurige gebedsschema's, de eerste mechanische klokken uit. Deze vroege klokken, aangedreven door gewichten en geregeld door echappementen, waren baanbrekend, maar misten nog steeds de precisie en draagbaarheid die nodig zijn voor wijdverbreid gebruik. De ontdekking van het slingerprincipe door Galileo Galilei in 1583 betekende een aanzienlijke sprong in de nauwkeurigheid, waardoor klokken de tijd binnen enkele seconden per dag konden meten. De uitdaging van draagbaarheid bleef echter onopgelost tot de komst van het veermechanisme, wat uiteindelijk leidde tot de creatie van zakhorloges. Deze innovatie markeerde het begin van een werkelijk draagbare tijdwaarneming, en bracht een revolutie teweeg in de manier waarop mensen met tijd omgingen en deze begrepen.
Gedurende een groot deel van de menselijke geschiedenis was nauwkeurige tijdregistratie eenvoudigweg niet zo'n groot probleem. Afgezien van het feit dat er duizenden jaren geleden geen enkele manier was om de tijd nauwkeurig bij te houden, was er eenvoudigweg niet de noodzaak om dat te doen. Vroege culturen die gebaseerd waren op de landbouw werkten zolang de zon scheen en stopten als het donker werd. Pas toen de mensheid zich begon los te maken van een puur agrarische samenleving, begonnen mensen te zoeken naar een manier om het verstrijken van de tijd nauwkeuriger te markeren dan door simpelweg elke dag in ‘dag’ en ‘nacht’ te verdelen.
Het vroegst bekende middel om de dag in kleinere tijdsdelen op te delen was de zonnewijzer, die minstens rond 1500 voor Christus werd uitgevonden. zal voor altijd verloren gaan in de geschiedenis. Besefte dat je een stok rechtop in de grond kon plaatsen en, door te markeren waar de schaduw viel, het daglicht in discrete intervallen kon verdelen. Deze intervallen werden uiteindelijk ‘uren’ genoemd, waarbij elk uur 1/12de van de tijd was dat de zon elke dag scheen. De zonnewijzer was een prachtig idee dat de ordelijke voortgang van de oude Griekse en Romeinse beschavingen mogelijk maakte. Het mooie van de zonnewijzer was dat hij heel draagbaar was. Het had echter enkele zeer fundamentele tekortkomingen. Eerst en vooral werkte het alleen als de zon daadwerkelijk scheen. 's Nachts was dit geen probleem, aangezien niemand toch in het donker werkte. Maar op bewolkte dagen was het een groot probleem. Maar zelfs als de zon helder scheen, varieert de lengte van de dag in de loop van het jaar, wat betekende dat de lengte van een ‘uur’ ook met maar liefst 30 minuten varieerde tussen de zomerzonnewende en de winterzonnewende.
Vanwege de beperkingen van de zonnewijzer zocht men naar andere manieren om het verstrijken van de tijd te meten zonder afhankelijk te zijn van de zon. Een van de eerste pogingen die erg populair werd, was de waterklok [ook wel de clepsydra genoemd], ergens rond 1000 voor Christus uitgevonden. De waterklok was gebaseerd op het idee dat water met een ogenschijnlijk constante snelheid uit een klein gaatje lekt, en dat is ook zo. Het is mogelijk om het verstrijken van de tijd te markeren door op te merken hoeveel water er door een gat in de bodem van een speciaal gemarkeerd vat is gelekt. Waterklokken waren veel nauwkeuriger dan zonnewijzers, omdat de stroomsnelheid niet werd beïnvloed door het tijdstip van de dag of het jaar, en het er niet toe deed of de zon scheen of niet. Ze waren echter niet zonder hun eigen ernstige tekortkomingen.
Hoewel het lijkt alsof water met een constante, vaste snelheid druppelt, is het in feite zo dat hoe meer water er in het vat zit, hoe sneller het naar buiten lekt als gevolg van de druk die wordt uitgeoefend door het gewicht van het water. De oude Egyptenaren losten dit probleem op door schepen met schuine zijden te gebruiken om de waterdruk gelijk te maken naarmate de hoeveelheid water afnam. Andere problemen waren echter onder meer het feit dat het gat waardoor het water druppelde in de loop van de tijd steeds groter werd, waardoor meer water er sneller doorheen kon stromen, en het feit dat het ontsnappingsgat ook de vervelende neiging had om verstopt te raken. En de hemel verhoede dat het zo koud wordt dat het water daadwerkelijk bevriest! Waterklokken waren van nature ook niet bijzonder draagbaar.
Het duurde niet lang voordat mensen zich realiseerden dat water niet het enige is dat met een constante snelheid stroomt, en daarna kwam de zandloper, uitgevonden ergens rond de 8e eeuw na Christus. De belangrijkste reden dat het niet eerder werd uitgevonden was waarschijnlijk simpelweg omdat niemand tot dan toe goed genoeg glas kon blazen. De zandloper maakt gebruik van zand dat van het ene glazen vat in het andere stroomt via een kleine opening die de twee met elkaar verbindt, en de doorgang van het zand wordt niet bijzonder beïnvloed door de dingen die problemen veroorzaakten met de waterklok en de zonnewijzer ervoor. Grote zandlopers waren echter onpraktisch, en het langdurig bijhouden van de tijd betekende meestal dat je het glas in de loop van de dag steeds opnieuw moest omdraaien. Kortom, het was een geweldige timer, maar een waardeloze tijdwaarnemer.
En zo stonden de zaken er ongeveer tot in de 13e eeuw, toen een groep monniken in Europa besloot dat ze echt een betere manier nodig hadden om te weten wanneer het tijd was om te bidden. Want weet je, het leven van een monnik draaide rond een vast schema van gebeden: één bij het eerste licht, één bij zonsopgang, één halverwege de ochtend, één rond het middaguur, één halverwege de middag, één bij zonsondergang en één bij het vallen van de avond. Het kennen van de juiste tijd werd daarom meer dan alleen maar een aardigheidje: het was een religieuze verplichting! En als gevolg daarvan bedachten deze monniken de eerste bekende mechanische klokken. Het woord ‘klok’ komt overigens van het Nederlandse woord voor ‘bel’, aangezien deze vroege mechanische klokken geen wijzers hadden en ontworpen waren om eenvoudigweg het uur te slaan.
Naast het belslagmechanisme hadden deze vroege klokken nog twee belangrijke eisen. De eerste was een krachtbron, en deze werd geleverd door een gewicht dat aan een touw of ketting was bevestigd. Het gewicht werd naar de bovenkant van de klok gedragen of getrokken, en de zwaartekracht deed de rest. De tweede was een manier om het gewicht in een langzaam, afgemeten tempo te laten vallen in plaats van te kelderen als, nou ja, een loden gewicht. En dit werd verzorgd door een prachtige en
ingenieuze uitvinding genaamd het echappement. In de eenvoudigste bewoordingen is een echappement een apparaat dat het pad van het vallende gewicht met regelmatige tussenpozen onderbreekt, waardoor het beetje bij beetje valt in plaats van allemaal tegelijk. Dit is letterlijk wat klokken doet ‘tikken’, aangezien het echappement een heel onderscheidend geluid maakt als het heen en weer beweegt en afwisselend de tandwielen die aan het gewicht zijn bevestigd in- en uitschakelt.
Deze vroegste klokken waren weliswaar technologische wonderen, maar waren niet bijzonder nauwkeurig. Ook al lieten ze toe dat het uur werd onderverdeeld in kleinere delen [vandaar ons woord “minuut” voor de eerste kleine verdeling van het uur], ze konden het uur niet opsplitsen in een verdere, of “tweede” kleine verdeling [en ja, daar komt dat woord ook vandaan]. Dat moest wachten totdat een nogal briljante jongeman, Galileo Galilei genaamd, omstreeks 1583 het principe van de slinger ontdekte. In grote lijnen merkte hij op dat, ongeacht hoe breed een bepaalde slinger zwaaide, het altijd evenveel tijd kostte om terug te zwaaien en voort. Hij ontdekte in feite dat de hoeveelheid tijd die de slinger nodig had om terug te keren, werd bepaald door de lengte van de slinger zelf en niet door de breedte van de zwaai. En door een nauwkeurig afgemeten slinger aan het echappement van een klok te bevestigen, konden klokkenmakers uurwerken produceren die tot op enkele seconden per dag nauwkeurig waren in plaats van op minuten. Het maakte niet uit hoeveel kracht er op de slinger werd uitgeoefend, aangezien de kracht alleen de breedte van de slinger beïnvloedde en niet de lengte van de slinger zelf.
Nu hadden we dus uurwerken die goed werkten, ongeacht het tijdstip van de dag of het seizoen, en die gedurende lange perioden zeer nauwkeurig waren. Helaas waren ze nog steeds niet bijzonder draagbaar, vanwege het feit dat het gewicht niet regelmatig zou vallen en de slinger niet correct kon werken als ze werden blootgesteld aan bewegingen van buitenaf. En hier komt het zakhorloge in beeld.
De belangrijkste uitvinding die ervoor zorgde dat klokken draagbaar werden [en wat is een horloge anders dan een draagbare klok?] was de lente. In feite is het gebruik van veren waarschijnlijk de op een na belangrijkste horologische ontwikkeling na de uitvinding van het echappement. De eerste stap bij het draagbaar maken van een klok was het vervangen van de zware gewichten die werden gebruikt om hem aan te drijven, door iets dat een constante kracht zou uitoefenen, ongeacht de positie waarin de klok werd vastgehouden. En er werd ontdekt dat een strak opgerolde, onder hoge spanning staande strook metaal een min of meer constante kracht uitoefent tijdens het afrollen, waardoor het precies het juiste ding voor deze klus was. Natuurlijk duurde het niet lang voordat klokkenmakers merkten dat de veer steeds minder kracht uitoefende bij het afwikkelen, maar ze bedachten een aantal tamelijk ingenieuze
manieren om met het probleem om te gaan, inclusief apparaten als de ‘stackfreed’ en de ‘fusee’.
De tweede stap om een klok echt draagbaar te maken, was het bedenken van een vervanging voor de slinger, die de klok op nauwkeurig getimede intervallen liet tikken. Vroege ‘draagbare klokken’ gebruikten een apparaat dat een ‘foliot’ werd genoemd en dat bestond uit twee zeer kleine gewichten die aan beide uiteinden van een roterende balansbalk waren opgehangen, maar deze waren niet bijzonder nauwkeurig en ook niet echt draagbaar. Maar opnieuw was het het nieuw ontdekte concept van de lente dat te hulp kwam. Er werd vastgesteld dat een zeer fijne draadspiraal [een “spiraalveer” genoemd omdat deze zo dun was] rechtstreeks aan het handwiel kon worden bevestigd, en dat wanneer de kracht van de hoofdveer werd overgebracht op het echappement, de daaraan bevestigde spiraalveer zich zou opwinden. en ontrollen in een zeer regelmatig tempo, waardoor het echappement in de vereiste nauwkeurig getimede intervallen in- en uitschakelt. En voor het grootste deel geldt dit, ongeacht hoe de klok wordt vastgehouden, waardoor echte draagbaarheid ontstaat.
Het onderscheid tussen deze eerste vroege draagbare klokken en de eerste echte zakhorloges is vaag. Hoewel er misschien al in de 15e eeuw een door een veer aangedreven klok werd ontwikkeld, verscheen er pas halverwege de 17e eeuw een door een veer geregelde klok, en het duurde niet lang daarna voordat ze klein genoeg werden om op je middel of in je zak te dragen. . En al snel werd iedereen die zich er een kon veroorloven, gezien met die nieuwerwetse uitvinding die zo populair was: het zakhorloge.
