Na przestrzeni dziejów metody i znaczenie pomiaru czasu ewoluowały dramatycznie, odzwierciedlając zmieniające się potrzeby i postęp technologiczny społeczeństw ludzkich. W najwcześniejszych kulturach agrarnych podział czasu był tak prosty jak dzień i noc, podyktowany obecnością światła słonecznego. To podstawowe podejście wystarczało aż do wynalezienia zegara słonecznego około 1500 roku p.n.e., co umożliwiło starożytnym cywilizacjom, takim jak Grecy i Rzymianie, podział dnia na łatwiejsze do zarządzania przedziały zwane godzinami. Jednak zależność zegara słonecznego od światła słonecznego doprowadziła do jego ograniczeń, co skłoniło około 1000 roku p.n.e. do opracowania bardziej wyrafinowanych urządzeń, takich jak zegar wodny. Chociaż zegary wodne zapewniały większą dokładność, one również miały swoje wady, w tym problemy z ciśnieniem wody i zatykaniem. Wprowadzenie klepsydry w VIII wieku naszej ery zapewniło „bardziej niezawodną alternatywę, chociaż nadal nie była idealna do długoterminowego pomiaru czasu”. Dopiero w XIII wieku europejscy mnisi, kierując się potrzebą dokładnego harmonogramu modlitw, wynaleźli pierwsze zegary mechaniczne. Te wczesne zegary, napędzane „odważnikami” i regulowane za pomocą wychwytów, były przełomowe, ale nadal brakowało im precyzji i przenośności potrzebnych do powszechnego użytku. Odkrycie „zasady wahadła” przez Galileusza Galilei w 1583 r. oznaczało znaczny „skok” w dokładności, umożliwiając zegarom „mierzenie czasu w ciągu kilku sekund dziennie”. Jednakże problem przenośności pozostał nierozwiązanydo czasu wynalezienia mechanizmu sprężynowego, co ostatecznie doprowadziło do powstania zegarków kieszonkowych. Ta innowacja zapoczątkowała prawdziwie przenośne mierzenie czasu, rewolucjonizując sposób, w jaki ludzie wchodzą w interakcję z czasem i go rozumieją.
Przez większą część historii ludzkości dokładne mierzenie czasu po prostu nie było aż tak wielkim problemem. Pomijając fakt, że tysiące lat temu nie było sposobu na dokładne określenie czasu, po prostu nie było takiej potrzeby. Wczesne kultury oparte na rolnictwie pracowały tak długo, jak świeciło słońce i zatrzymywały się, gdy zapadał zmrok. Dopiero gdy ludzkość zaczęła odchodzić od społeczeństwa czysto rolniczego, zaczęto szukać sposobu na dokładniejsze oznaczenie upływu czasu niż zwykły podział każdego dnia na „dzień” i „noc”.
Najwcześniejszym znanym urządzeniem pozwalającym podzielić dzień na mniejsze fragmenty czasu był zegar słoneczny, który został wynaleziony co najmniej około 1500 roku p.n.e. Po zauważeniu, że cień rzucany przez przedmiot zmienia się w długości i kierunku w miarę upływu dnia, pewna bystra osoba, której imię zostaną na zawsze utracone w historii, zdałem sobie sprawę, że można wbić kij pionowo w ziemię i zaznaczając miejsce, w którym padał cień, podzielić światło dzienne na odrębne przedziały. Przedziały te ostatecznie zaczęto nazywać „godzinami”, przy czym każda godzina stanowiła 1/12 czasu, w którym świeciło słońce każdego dnia. Zegar słoneczny był wspaniałym pomysłem, który pozwolił na uporządkowany rozwój starożytnych cywilizacji greckiej i rzymskiej. Wielką zaletą zegara słonecznego było to, że był bardzo przenośny. Miał jednak kilka bardzo podstawowych wad. Po pierwsze i najważniejsze, działało to tylko wtedy, gdy rzeczywiście świeciło słońce. W nocy nie stanowiło to problemu, bo i tak nikt nie pracował w ciemności. Ale był to poważny problem w pochmurne dni. Jednak nawet wtedy, gdy słońce jasno świeciło, długość dnia zmienia się w ciągu roku, co oznacza, że długość „godziny” również różniła się aż o 30 minut od przesilenia letniego do przesilenia zimowego.
Ze względu na ograniczenia zegara słonecznego ludzie szukali innych sposobów pomiaru upływu czasu bez uzależnienia od słońca. Jedną z pierwszych prób, która stała się bardzo popularna, był zegar wodny [zwany także klepsydrą], wynaleziony około 1000 roku p.n.e. Zegar wodny opierał się na założeniu, że woda wycieka z małego otworu z pozornie stałą szybkością i jest Upływ czasu można oznaczyć poprzez odnotowanie, ile wody wyciekło przez otwór w dnie specjalnie oznaczonego naczynia. Zegary wodne były znacznie dokładniejsze niż zegary słoneczne, ponieważ pora dnia i roku nie miała wpływu na natężenie przepływu i nie miało znaczenia, czy świeciło słońce, czy nie. Nie były one jednak pozbawione poważnych wad.
Chociaż może wydawać się, że woda kapie ze stałą, stałą szybkością, w rzeczywistości im więcej wody znajduje się w naczyniu, tym szybciej wycieka na zewnątrz pod wpływem ciśnienia wywieranego przez ciężar wody. Starożytni Egipcjanie rozwiązali ten problem, używając naczyń o skośnych bokach, aby wyrównać ciśnienie wody w miarę zmniejszania się ilości wody. Inne problemy obejmowały jednak fakt, że otwór, przez który kapała woda, z czasem stawał się coraz większy, umożliwiając w ten sposób szybszy przepływ większej ilości wody, a także fakt, że otwór wylotowy również miał nieprzyjemną tendencję do zatykania się. I nie daj Boże, żeby zrobiło się tak zimno, że woda faktycznie zamarznie! Zegary wodne ze swej natury również nie były szczególnie przenośne.
Cóż, ludziom nie zajęło dużo czasu uświadomienie sobie, że nie tylko woda płynie w stałym tempie, a następnie pojawiła się klepsydra, wynaleziona około VIII wieku naszej ery. Główny powód, dla którego nie została wynaleziona wcześniej było prawdopodobnie po prostu dlatego, że nikt wcześniej nie był w stanie wystarczająco dobrze dmuchać szkła. Klepsydra wykorzystuje piasek przepływający z jednego szklanego naczynia do drugiego przez mały otwór, który je łączy, a na przepływ piasku nie mają szczególnego wpływu czynniki, które powodowały problemy z zegarem wodnym i poprzedzającym go zegarem słonecznym. Jednak duże klepsydry były niepraktyczne, a utrzymywanie czasu przez dłuższy czas zwykle oznaczało wielokrotne obracanie szklanki w ciągu dnia. Zasadniczo był świetnym chronometrażystą, ale kiepskim chronometrażystą.
I tak było mniej więcej do XIII wieku, kiedy grupa mnichów w Europie zdecydowała, że naprawdę potrzebuje lepszego sposobu, aby stwierdzić, kiedy nadszedł czas na modlitwę. Bo, jak widzisz, życie mnicha kręciło się wokół ustalonego harmonogramu modlitw – jedna o świcie, jedna o wschodzie słońca, jedna w środku ranka, jedna w południe, jedna po południu, jedna o zachodzie słońca i jedna o zmroku. Znajomość właściwej godziny stała się zatem czymś więcej niż tylko drobiazgiem – była nakazem religijnym! W rezultacie mnisi ci skonstruowali pierwsze znane zegary mechaniczne. Nawiasem mówiąc, słowo „zegar” pochodzi od holenderskiego słowa oznaczającego „dzwon”, ponieważ te wczesne zegary mechaniczne nie miały wskazówek i zostały zaprojektowane tak, aby po prostu wybijać godzinę.
Oprócz mechanizmu uderzającego w dzwon, te wczesne zegary miały dwa ważne wymagania. Pierwszym z nich było źródło mocy, zapewniane przez ciężarek przymocowany do liny lub łańcucha. Ciężar był przenoszony lub ciągnięty na górę zegara, a grawitacja zrobiła resztę. Drugi sposób polegał na zmuszeniu ciężaru do opadania w wolnym, miarowym tempie, zamiast spadać jak, cóż, ciężarek ołowiany. A to zapewnił wspaniały i
genialny wynalazek zwany wychwytem. Najprościej mówiąc, wychwyt to urządzenie, które w regularnych odstępach czasu przerywa drogę spadającego ciężaru, powodując jego opadanie stopniowo, a nie całościowo. To dosłownie sprawia, że zegary „tykają”, ponieważ gdy wychwyt porusza się w przód i w tył, na przemian włączając i zwalniając koła zębate przymocowane do obciążnika, wydaje on bardzo charakterystyczny dźwięk.
Te najwcześniejsze zegary, choć były cudami techniki, nie były szczególnie dokładne. Ponadto, chociaż pozwolili na podzielenie godziny na bardziej minutowe części [stąd nasze słowo „minuta” na określenie pierwszego małego podziału godziny], nie mogli podzielić godziny na dalszy, czyli „drugi” mały podział [i tak, stąd też pochodzi to słowo]. Trzeba było z tym poczekać, aż dość błyskotliwy młody człowiek imieniem Galileo Galilei odkryje zasadę wahadła około 1583 roku. Mówiąc ogólnie, zauważył, że niezależnie od tego, jak szeroko wahało się dane wahadło, jego odchylenie zawsze zajmowało tyle samo czasu. naprzód. W rzeczywistości odkrył, że czas potrzebny na powrót wahadła zależy od długości samego wahadła, a nie od szerokości wahadła. Dołączając precyzyjnie odmierzone wahadło do wychwytu zegara, zegarmistrzowie byli w stanie produkować zegarki z dokładnością do kilku sekund dziennie, a nie minut. Nie miało znaczenia, jak duża siła została przyłożona do wahadła, ponieważ siła wpływała tylko na szerokość wahadła, a nie na długość samego wahadła.
Więc teraz mieliśmy zegarki, które działały dobrze bez względu na porę dnia i porę roku i które były bardzo dokładne przez długi czas. Niestety, nadal nie były one szczególnie przenośne, gdyż ciężar nie spadał regularnie, a wahadło nie mogło działać prawidłowo, gdyby było wystawione na ruch zewnętrzny. I tu na scenę wkracza zegarek kieszonkowy.
Kluczowym wynalazkiem, dzięki któremu zegary stały się przenośne [a czym jest zegarek, jeśli nie zegarem przenośnym?], była sprężyna. Tak naprawdę zastosowanie sprężyn jest prawdopodobnie drugim najważniejszym osiągnięciem zegarmistrzowskim po wynalezieniu wychwytu. Pierwszym krokiem w tworzeniu przenośnego zegara było zastąpienie ciężkich ciężarków używanych do jego zasilania czymś, co wywierałoby stałą siłę niezależnie od pozycji, w której zegar był trzymany. Odkryto, że ciasno zwinięty pasek metalu pod wysokim napięciem podczas rozwijania wywiera mniej więcej stałą siłę, co sprawiło, że idealnie nadawał się do tego zadania. Oczywiście zegarmistrzowie szybko zauważyli, że sprężyna podczas odwijania wywiera coraz mniejszą siłę, ale wymyślili kilka dość pomysłowych sposobów
sposoby poradzenia sobie z problemem, włączając w to urządzenia takie jak „stackfreed” i „fusee”.
Drugim krokiem w kierunku uczynienia zegara naprawdę przenośnym było zastąpienie wahadła, które sprawiało, że zegar tykał w dokładnie określonych odstępach czasu. Wczesne „przenośne zegary” korzystały z urządzenia zwanego „foliotem”, które składało się z dwóch bardzo małych ciężarków zawieszonych na obu końcach obracającej się drążka równoważącego, ale nie były one ani szczególnie dokładne, ani naprawdę przenośne. Jednak po raz kolejny z pomocą przyszła nowo odkryta koncepcja wiosny. Ustalono, że bardzo cienką cewkę drutu [zwaną „sprężyną włosową”, ponieważ była tak cienka] można przymocować bezpośrednio do koła balansowego i że gdy siła ze sprężyny głównej zostanie przeniesiona na wychwyt, dołączona sprężyna włosowa zwinie się i rozwijają się w bardzo regularnym tempie, powodując w ten sposób załączanie i zwalnianie wychwytu w wymaganych, precyzyjnie określonych odstępach czasu. I w większości przypadków jest to prawdą niezależnie od sposobu trzymania zegara, co zapewnia prawdziwą przenośność.
Różnica między tymi pierwszymi wczesnymi zegarami przenośnymi a pierwszymi prawdziwymi zegarkami kieszonkowymi jest niewyraźna. Chociaż zegary napędzane sprężyną mogły zostać opracowane już w XIV wieku, zegary z regulacją sprężynową pojawiły się dopiero w połowie XVII wieku i niedługo potem stały się na tyle małe, że można je nosić na pasku lub w kieszeni . Wkrótce każdy, kogo było na to stać, nosił ze sobą ten nowomodny wynalazek, który był w modzie – zegarek kieszonkowy.
