Tarih boyunca, zaman ölçme yöntemleri ve önemi, insan toplumlarının değişen ihtiyaçlarını ve teknolojik gelişmelerini yansıtacak şekilde önemli ölçüde evrim geçirmiştir. En eski tarım kültürlerinde, zamanın bölünmesi, güneş ışığının varlığına bağlı olarak gündüz ve gece kadar basitti. Bu ilkel yaklaşım, MÖ 1500 civarında güneş saatinin icadına kadar yeterliydi; bu icat, Yunanlar ve Romalılar gibi eski uygarlıkların günü saat adı verilen daha yönetilebilir aralıklara bölmelerini sağladı. Bununla birlikte, güneş saatinin güneş ışığına bağımlılığı, sınırlamalarına yol açarak, MÖ 1000 civarında su saati gibi daha gelişmiş cihazların geliştirilmesine neden oldu. Su saatleri daha yüksek doğruluk sunarken, su basıncı ve tıkanma sorunları da dahil olmak üzere kusurları vardı. MS 8. yüzyılda kum saatinin tanıtılması daha güvenilir bir alternatif sağladı, ancak yine de uzun vadeli zaman ölçümü için ideal değildi. 1300'lü yıllara kadar, hassas dua programlarına duyulan ihtiyaçtan hareketle Avrupalı keşişler ilk mekanik saatleri icat ettiler. Ağırlıklarla çalışan ve kaçış mekanizmalarıyla düzenlenen bu ilk saatler çığır açıcıydı, ancak yaygın kullanım için gereken hassasiyet ve taşınabilirliğe sahip değildi. Galileo Galilei'nin 1583'te sarkaç prensibini keşfetmesi, saatlerin günde saniye cinsinden zamanı ölçmesini sağlayarak doğrulukta önemli bir sıçramaya işaret etti. Bununla birlikte, taşınabilirlik sorunu, sonunda cep saatlerinin yaratılmasına yol açan yay mekanizmasının ortaya çıkışına kadar çözülmemiş kaldı. Bu yenilik, insanların zamanla etkileşimini ve zamanı anlama biçimini devrim niteliğinde değiştiren, gerçekten taşınabilir zaman ölçümünün başlangıcını işaret etti.
İnsanlık tarihinin büyük bir bölümünde, hassas zaman ölçümü o kadar da önemli bir konu değildi. Binlerce yıl önce doğru zamanı tutmanın bir yolu olmamasının yanı sıra, buna gerek de yoktu. Tarıma dayalı erken kültürler, güneş parladığı sürece çalışır ve karanlık çöktüğünde dururlardı. İnsanlık tamamen tarımsal bir toplumdan uzaklaşmaya başladıkça, insanlar her günü "gündüz" ve "gece" olarak bölmekten daha hassas bir şekilde zamanın geçişini işaretlemenin bir yolunu aramaya başladılar
Günü daha küçük zaman dilimlerine bölen bilinen en eski cihaz, en az MÖ 1500'den beri icat edilen güneş saatidir. Bir cismin oluşturduğu gölgenin gün ilerledikçe uzunluğunun ve yönünün değiştiğini fark eden, adı tarihe karışmış zeki bir kişi, yere dik bir çubuk yerleştirip gölgenin düştüğü yeri işaretleyerek gün ışığını ayrı aralıklara bölebileceğini fark etti. Bu aralıklar sonunda "saat" olarak adlandırıldı ve her saat, güneşin her gün parladığı sürenin 1/12'siydi. Güneş saati, eski Yunan ve Roma medeniyetlerinin düzenli ilerlemesine olanak sağlayan harika bir fikirdi. Güneş saatinin en güzel özelliklerinden biri de çok taşınabilir olmasıydı. Ancak bazı temel kusurları da vardı. Her şeyden önce, sadece güneş gerçekten parladığında çalışıyordu. Bu, geceleyin sorun değildi, çünkü zaten kimse karanlıkta çalışmıyordu. Ama bulutlu günlerde büyük bir sorundu. Güneşin parlak bir şekilde parladığı zamanlarda bile, günün uzunluğu yıl boyunca değişir; bu da "saat" uzunluğunun yaz gündönümünden kış gündönümüne kadar 30 dakikaya kadar değişebileceği anlamına geliyordu.
Güneş saatinin sınırlamaları nedeniyle, insanlar güneşe bağımlı olmadan zamanın geçişini ölçmenin başka yollarını aradılar. Çok popüler hale gelen ilk girişimlerden biri, MÖ 1000 civarında icat edilen su saatiydi [klepsidra olarak da adlandırılır]. Su saati, suyun küçük bir delikten görünüşte sabit bir hızda sızdığı ve özel olarak işaretlenmiş bir kabın dibindeki bir delikten ne kadar su sızdığını kaydederek zamanın geçişini işaretlemenin mümkün olduğu fikrine dayanıyordu. Su saatleri, akış hızı günün veya yılın zamanından etkilenmediği ve güneşin parlayıp parlamadığı önemli olmadığı için güneş saatlerinden çok daha doğruydu. Bununla birlikte, kendi ciddi kusurları da yok değildi.
Su damlaması sabit ve düzenli bir hızda gerçekleşiyor gibi görünse de, aslında kapta ne kadar çok su varsa, suyun ağırlığının uyguladığı basınç nedeniyle o kadar hızlı sızar. Eski Mısırlılar bu sorunu, su miktarı azaldıkça su basıncını dengelemek için eğimli kenarlı kaplar kullanarak çözdüler. Ancak diğer sorunlar arasında, suyun damladığı deliğin zamanla büyümeye meyilli olması, böylece daha fazla suyun daha hızlı geçmesine izin vermesi ve tahliye deliğinin tıkanmaya meyilli olması yer alıyordu. Ve Allah korusun, suyun donması için yeterince soğuk olması da cabası! Su saatleri, doğaları gereği, özellikle taşınabilir değillerdi.
İnsanların suyun sabit bir hızda akan tek şey olmadığını anlamaları uzun sürmedi ve sırada, MS 8. yüzyıl civarında icat edilen kum saati vardı. Daha önce icat edilmemesinin ana nedeni muhtemelen o zamana kadar kimsenin yeterince iyi cam üfleyememesiydi. Kum saati, iki cam kabı birbirine bağlayan küçük bir açıklıktan diğerine akan kumu kullanır ve kumun geçişi, daha önceki su saati ve güneş saatiyle ilgili sorunlara neden olan şeylerden pek etkilenmez. Bununla birlikte, büyük kum saatleri pratik değildi ve uzun süre zaman tutmak genellikle gün boyunca camı tekrar tekrar çevirmek anlamına geliyordu. Temelde, harika bir zamanlayıcıydı, ancak kötü bir zaman tutucuydu.
Ve bu durum, 1300'lü yıllara kadar aşağı yukarı böyle devam etti. O zamanlar Avrupa'daki bir grup keşiş, dua zamanının geldiğini anlamanın daha iyi bir yoluna ihtiyaç duyduklarına karar verdiler. Çünkü, bir keşişin hayatı, belirli bir dua programı etrafında dönüyordu: şafak vakti, güneş doğarken, öğle vakti, öğlen, öğleden sonra, gün batımında ve gece çökerken. Bu nedenle doğru zamanı bilmek sadece bir incelikten öte, dini bir zorunluluk haline geldi! Ve sonuç olarak, bu keşişler bilinen ilk mekanik saatleri icat ettiler. Bu arada, "saat" kelimesi, Hollandaca "çan" kelimesinden gelir, çünkü bu ilk mekanik saatlerin kolları yoktu ve sadece saati vurmak üzere tasarlanmışlardı.
Çan çalma mekanizmasına ek olarak, bu ilk saatlerin iki önemli gereksinimi vardı. Birincisi bir güç kaynağıydı ve bu, bir ipe veya zincire bağlı bir ağırlık tarafından sağlanıyordu. Ağırlık saatin tepesine taşınıyor veya çekiliyordu ve yerçekimi gerisini hallediyordu. İkincisi, ağırlığın kurşun gibi hızla düşmek yerine, yavaş ve ölçülü bir hızda düşmesini sağlayacak bir yöntemdi. Ve bu, harika bir yöntemle sağlanıyordu
Eşapman adı verilen dahiyane bir icat. En basit haliyle, eşapman, düşen ağırlığın yolunu düzenli aralıklarla kesen ve ağırlığın bir anda değil, azar azar düşmesine neden olan bir cihazdır. Bu, saatlerin "tıkırdamasını" sağlayan şeydir; çünkü eşapman ileri geri hareket ederken, ağırlığa bağlı dişlileri sırayla devreye sokup serbest bırakarak çok belirgin bir ses çıkarır.
Bu ilk saatler, teknolojik harikalar olsalar da, özellikle doğru değillerdi. Ayrıca, saati daha küçük parçalara bölmeye olanak sağlasalar da [bu nedenle saatin ilk küçük bölümü için "dakika" kelimesini kullanıyoruz], saati daha küçük veya "ikinci" bir bölüme ayıramıyorlardı [ve evet, bu kelime de buradan geliyor]. Bu, Galileo Galilei adında oldukça zeki bir genç adamın yaklaşık 1583 yılında sarkaç prensibini keşfetmesine kadar beklemek zorunda kaldı. Genel olarak ifade etmek gerekirse, belirli bir sarkacın ne kadar geniş sallanırsa sallansın, ileri geri sallanmasının her zaman aynı süreyi aldığını fark etti. Aslında, sarkacın geri dönmesi için geçen sürenin, salınımın genişliğiyle değil, sarkacın uzunluğuyla belirlendiğini keşfetti. Ve saat yapımcıları, hassas bir şekilde ölçülmüş bir sarkacı saatin kaçış mekanizmasına bağlayarak, dakikalar yerine saniyeler içinde doğru zaman gösteren saatler üretebildiler. Sarkaç üzerine ne kadar kuvvet uygulandığının bir önemi yoktu, çünkü kuvvet sadece salınımın genişliğini etkiliyordu, sarkacın uzunluğunu değil.
Böylece artık günün veya mevsimin hangi saatinde olursa olsun iyi çalışan ve uzun süreler boyunca çok doğru zaman gösteren saatlere sahiptik. Ne yazık ki, ağırlık düzenli olarak düşmediği ve dış etkilere maruz kaldıklarında sarkaç doğru çalışamadığı için hala pek taşınabilir değillerdi. İşte bu noktada cep saati devreye giriyor.
Saatlerin taşınabilir hale gelmesini sağlayan en önemli icat (ve bir saat de taşınabilir bir saatten başka nedir ki?) yaydır. Aslında, yayların kullanımı, eşapmanın icadından sonra muhtemelen en önemli ikinci saatçilik gelişmesidir. Bir saati taşınabilir hale getirmenin ilk adımı, onu çalıştırmak için kullanılan ağır ağırlıkları, saatin tutulduğu pozisyondan bağımsız olarak sabit bir kuvvet uygulayacak bir şeyle değiştirmekti. Ve sıkıca sarılmış, yüksek gerilimli bir metal şeridin, açıldıkça az çok sabit bir kuvvet uyguladığı keşfedildi; bu da onu iş için ideal hale getirdi. Elbette, saat ustalarının yayın açıldıkça giderek daha az kuvvet uyguladığını fark etmeleri uzun sürmedi, ancak oldukça zekice bir dizi çözüm geliştirdiler
Bu sorunla başa çıkmanın yolları arasında "stackfreed" ve "fusee" gibi cihazlar da bulunmaktadır
Bir saati gerçekten taşınabilir hale getirmenin ikinci adımı, saatin tam olarak zamanlanmış aralıklarla çalışmasını sağlayan sarkaçın yerine geçecek bir mekanizma bulmaktı. İlk "taşınabilir saatler", dönen bir denge çubuğunun her iki ucundan asılı iki çok küçük ağırlıktan oluşan "foliot" adı verilen bir cihaz kullanıyordu, ancak bunlar ne özellikle doğru ne de gerçekten taşınabilirdi. Ancak yine de, yeni keşfedilen yay kavramı imdada yetişti. Çok ince bir tel bobininin [çok ince olduğu için "saç yayı" olarak adlandırılan] doğrudan denge çarkına bağlanabileceği ve ana yaydan gelen kuvvet kaçış mekanizmasına iletildiğinde, bağlı saç yayının çok düzenli bir hızda sarılıp açılacağı, böylece kaçış mekanizmasının gerekli tam zamanlı aralıklarla devreye girip çıkmasına neden olacağı belirlendi. Ve çoğunlukla, saat nasıl tutulursa tutulsun bu durum geçerlidir ve gerçek taşınabilirliği sağlar.
Bu ilk taşınabilir saatler ile ilk gerçek cep saatleri arasındaki ayrım oldukça belirsizdir. Yaylı mekanizmalı bir saat 1400'lü yılların başlarında geliştirilmiş olsa da, yay ayarlı bir saat 1600'lerin ortalarına kadar ortaya çıkmadı ve kısa süre sonra belde veya cepte taşınabilecek kadar küçüldü. Ve çok geçmeden, parası yeten herkes bu yeni icat olan ve çok popüler olan cep saatini yanında taşırken görüldü.
