Przez całą historię metody i znaczenie pomiaru czasu ewoluowały dramatycznie, odzwierciedlając zmieniające się potrzeby i postęp technologiczny ludzkich społeczeństw. W najwcześniejszych kulturach agrarnych podział czasu był tak prosty, jak dzień i noc, dyktowany obecnością światła słonecznego. To prymitywne podejście wystarczało do wynalezienia zegara słonecznego około 1500 r. p.n.e., co pozwoliło starożytnym cywilizacjom, takim jak Grecy i Rzymianie, podzielić dzień na łatwiejsze w zarządzaniu przedziały zwane godzinami. Jednak zależność zegara słonecznego od światła słonecznego doprowadziła do jego ograniczeń, co skłoniło do rozwoju bardziej zaawansowanych urządzeń, takich jak zegar wodny około 1000 r. p.n.e. Podczas gdy zegary wodne oferowały lepszą dokładność, miały również swoje wady, w tym problemy z ciśnieniem wody i zatykaniem. Wprowadzenie klepsydry w VIII wieku n.e. zapewniło bardziej niezawodną alternatywę, choć nadal nie była idealna do długoterminowego pomiaru czasu. Dopiero w XIV wieku europejscy mnisi, napędzani potrzebą precyzyjnych harmonogramów modlitw, wynaleźli pierwsze zegary mechaniczne. Te wczesne zegary, napędzane ciężarkami i regulowane wychwytami, były przełomowe, ale nadal brakowało im precyzji i przenośności niezbędnej do powszechnego użytku. Odkrycie zasady wahadła przez Galileusza w 1583 roku oznaczało znaczący skok w dokładności, umożliwiając zegarom pomiar czasu z dokładnością do sekund na dobę. Jednak wyzwanie przenośności pozostało nierozwiązane aż do pojawienia się mechanizmu sprężynowego, który ostatecznie doprowadził do stworzenia zegarków kieszonkowych. To innowacyjne rozwiązanie zapoczątkowało prawdziwie przenośny pomiar czasu, rewolucjonizując sposób, w jaki ludzie postrzegają czas i rozumieją go.
Przez większość historii ludzkości precyzyjne mierzenie czasu po prostu nie stanowiło wielkiego problemu. Pomijając fakt, że tysiące lat temu nie istniał żaden sposób na dokładne odmierzanie czasu, po prostu nie było takiej potrzeby. Wczesne kultury oparte na rolnictwie pracowały tak długo, jak świeciło słońce, i przestawały, gdy zapadał zmrok. Dopiero gdy ludzkość zaczęła odchodzić od czysto rolniczego społeczeństwa, ludzie zaczęli szukać sposobu na dokładniejsze odmierzanie upływu czasu niż po prostu dzielenie każdego dnia na „dzień” i „noc”
Najwcześniejszym znanym urządzeniem dzielącym dzień na mniejsze fragmenty czasu był zegar słoneczny, który został wynaleziony co najmniej 1500 r. p.n.e. Zauważywszy, że cień rzucany przez obiekt zmienia długość i kierunek w miarę upływu dnia, pewna błyskotliwa osoba, której imię na zawsze zostanie zapomniane w historii, zdała sobie sprawę, że można umieścić pionowo patyk w ziemi i, zaznaczając miejsce, w którym padał cień, podzielić światło dzienne na dyskretne przedziały. Te przedziały ostatecznie zaczęto nazywać „godzinami”, przy czym każda godzina stanowiła 1/12 czasu, w którym słońce świeciło każdego dnia. Zegar słoneczny był wspaniałym pomysłem, który umożliwił uporządkowany postęp starożytnych cywilizacji greckich i rzymskich. Jedną z wielkich zalet zegara słonecznego była jego przenośność. Miał jednak kilka bardzo podstawowych wad. Przede wszystkim działał tylko wtedy, gdy faktycznie świeciło słońce. Nie stanowiło to problemu w nocy, ponieważ i tak nikt nie pracował w ciemności. Ale stanowiło poważny problem w pochmurne dni. Jednak nawet gdy słońce świeciło jasno, długość dnia zmieniała się w ciągu roku, co oznaczało, że długość „godziny” między przesileniem letnim a zimowym mogła się różnić nawet o 30 minut.
Z powodu ograniczeń zegara słonecznego ludzie szukali innych sposobów pomiaru upływu czasu, bez polegania na słońcu. Jedną z pierwszych prób, która zyskała dużą popularność, był zegar wodny [zwany również klepsydrą], wynaleziony około 1000 r. p.n.e. Zegar wodny opierał się na idei, że woda wycieka z małego otworu w pozornie stałym tempie, a upływ czasu można oznaczyć, zwracając uwagę, ile wody wyciekło przez otwór w dnie specjalnie oznaczonego naczynia. Zegary wodne były znacznie dokładniejsze niż zegary słoneczne, ponieważ na tempo przepływu nie miała wpływu pora dnia ani roku i nie miało znaczenia, czy świeciło słońce, czy nie. Nie były jednak pozbawione poważnych wad.
Chociaż woda może wydawać się kapać w stałym, stałym tempie, w rzeczywistości im więcej wody znajduje się w naczyniu, tym szybciej wycieka z powodu ciśnienia wywieranego przez jej ciężar. Starożytni Egipcjanie rozwiązali ten problem, stosując naczynia o skośnych ściankach, aby wyrównać ciśnienie wody w miarę jej zmniejszania się. Inne problemy obejmowały jednak fakt, że otwór, przez który kapała woda, z czasem się powiększał, umożliwiając szybszy przepływ większej ilości wody, a także fakt, że otwór wylotowy miał również nieprzyjemną tendencję do zatykania się. I nie daj Boże, żeby zrobiło się na tyle zimno, że woda faktycznie zamarznie! Zegary wodne, ze swej natury, nie były też szczególnie przenośne.
Cóż, nie zajęło ludziom dużo czasu, aby zdać sobie sprawę, że woda nie jest jedyną rzeczą, która płynie w stałym tempie, a następna była klepsydra, wynaleziona gdzieś około VIII wieku n.e. Głównym powodem, dla którego nie wynaleziono jej wcześniej, było prawdopodobnie po prostu to, że nikt nie potrafił dobrze wydmuchać szkła przedtem. Klepsydra wykorzystuje piasek przepływający z jednego szklanego naczynia do drugiego przez mały otwór, który łączy je, a przepływ piasku nie jest szczególnie utrudniony przez rzeczy, które powodowały problemy w zegarze wodnym i zegarze słonecznym przed nią. Jednak duże klepsydry były niepraktyczne, a odmierzanie czasu przez dłuższy okres zwykle oznaczało obracanie szkła w kółko w ciągu dnia. Zasadniczo był to świetny timer, ale kiepski zegarmistrz.
I tak to mniej więcej wyglądało aż do XIV wieku, kiedy to grupa mnichów w Europie doszła do wniosku, że naprawdę potrzebują lepszego sposobu na określenie, kiedy nadszedł czas na modlitwę. Życie mnicha kręciło się bowiem wokół ustalonego harmonogramu modlitw – jedna o świcie, jedna o wschodzie słońca, jedna w południe, jedna po południu, jedna o zachodzie słońca i jedna o zmierzchu. Znajomość właściwej godziny stała się zatem czymś więcej niż tylko grzecznością – była religijnym nakazem! W rezultacie ci mnisi stworzyli pierwsze znane zegary mechaniczne. Słowo „zegar”, nawiasem mówiąc, pochodzi od holenderskiego słowa oznaczającego „dzwon”, ponieważ te wczesne zegary mechaniczne nie miały wskazówek i były zaprojektowane wyłącznie do wybijania godzin.
Oprócz mechanizmu bicia dzwonu, te wczesne zegary miały dwa ważne wymagania. Po pierwsze, musiały mieć źródło zasilania, a dostarczał je ciężarek przymocowany do liny lub łańcucha. Ciężarek był przenoszony lub ciągnięty na szczyt zegara, a resztę robiła grawitacja. Po drugie, musiały w jakiś sposób wymusić powolny, miarowy spadek ciężarka, zamiast spadać jak, no cóż, ołowiany ciężarek. A to zapewniał wspaniały i…
Pomysłowy wynalazek zwany wychwytem. Najprościej rzecz ujmując, wychwyt to urządzenie, które przerywa tor spadającego ciężarka w regularnych odstępach czasu, powodując jego stopniowe opadanie, a nie jednorazowo. To właśnie sprawia, że zegary „tykają”, ponieważ gdy wychwyt porusza się tam i z powrotem, naprzemiennie załączając i zwalniając koła zębate przymocowane do ciężarka, wydaje bardzo charakterystyczny dźwięk.
Te najwcześniejsze zegary, choć cuda techniki, nie były szczególnie dokładne. Ponadto, chociaż pozwalały na podział godziny na więcej minutowych części [stąd nasze słowo „minuta” na pierwszą małą część godziny], nie mogły rozbić godziny na kolejną, czyli „drugą” małą część [i tak, stąd również pochodzi to słowo]. Musiało to poczekać, aż dość błyskotliwy młody człowiek o imieniu Galileo Galilei odkrył zasadę wahadła około 1583 roku. Mówiąc ogólnie, zauważył, że niezależnie od tego, jak szeroko wychyliło się dane wahadło, zawsze zajmowało mu tyle samo czasu, aby się wychyliło w przód i w tył. Odkrył w rzeczywistości, że czas powrotu wahadła był określony przez długość samego wahadła, a nie przez szerokość wychylenia. A dzięki przymocowaniu precyzyjnie zmierzonego wahadła do wychwytu zegara, zegarmistrzowie byli w stanie produkować zegarki, które były dokładne do sekund na dobę, a nie minut. Nie miało znaczenia, jak duża siła została przyłożona do wahadła, ponieważ siła ta wpływała jedynie na szerokość wychylenia, a nie na długość samego wahadła.
Mieliśmy więc zegarki, które działały bez zarzutu niezależnie od pory dnia i pory roku i były bardzo dokładne przez długi czas. Niestety, nadal nie były szczególnie poręczne, ponieważ ciężarek nie spadał regularnie, a wahadło nie mogło działać prawidłowo, jeśli było narażone na ruch zewnętrzny. I tu właśnie pojawia się zegarek kieszonkowy.
Kluczowym wynalazkiem, który umożliwił zegarom mobilność [a czymże jest zegarek, jak nie przenośnym zegarem?], była sprężyna. W rzeczywistości zastosowanie sprężyn jest prawdopodobnie drugim najważniejszym osiągnięciem zegarmistrzostwa po wynalezieniu wychwytu. Pierwszym krokiem w uczynieniu zegara przenośnym było zastąpienie ciężkich ciężarków napędzających go czymś, co wywierałoby stałą siłę, niezależnie od pozycji, w jakiej zegar był trzymany. Odkryto, że ciasno zwinięty, wysoko naprężony pasek metalu wywiera mniej więcej stałą siłę podczas rozwijania, co uczyniło go idealnym do tego zadania. Oczywiście zegarmistrzowie szybko zauważyli, że sprężyna wywiera coraz mniejszą siłę podczas rozwijania, ale wymyślili szereg dość pomysłowych rozwiązań
sposoby radzenia sobie z tym problemem, w tym takie urządzenia jak „stackfreed” i „fusee”
Drugim krokiem w kierunku uczynienia zegara prawdziwie przenośnym było zastąpienie wahadła, które utrzymywało zegar w precyzyjnie odmierzonych odstępach czasu. Wczesne „zegary przenośne” wykorzystywały urządzenie zwane „foliot”, składające się z dwóch bardzo małych ciężarków zawieszonych na obu końcach obracającego się drążka balansowego, ale nie były one ani szczególnie dokładne, ani prawdziwie przenośne. Po raz kolejny jednak z pomocą przyszła nowo odkryta koncepcja sprężyny. Ustalono, że bardzo cienki zwój drutu [nazywany „włosem”, ponieważ był tak cienki] można przymocować bezpośrednio do koła balansowego, a gdy siła z głównej sprężyny zostanie przekazana na wychwyt, przymocowana sprężyna włosowa będzie się zwijać i rozwijała w bardzo regularnym tempie, powodując w ten sposób zazębianie się i zwalnianie wychwytu w wymaganych, precyzyjnie odmierzonych odstępach czasu. I w większości przypadków jest to prawdą niezależnie od sposobu trzymania zegara, zapewniając prawdziwą przenośność.
Różnica między tymi pierwszymi, wczesnymi zegarami przenośnymi a pierwszymi prawdziwymi zegarkami kieszonkowymi jest niejasna. Chociaż zegary sprężynowe mogły zostać opracowane już w XV wieku, zegary sprężynowe pojawiły się dopiero w połowie XVII wieku i wkrótce potem stały się na tyle małe, że można je było nosić przy pasku lub w kieszeni. Wkrótce każdy, kto mógł sobie na nie pozwolić, nosił ze sobą ten nowy wynalazek, który był teraz w modzie – zegarek kieszonkowy.
