数千年来,计时工具愈来愈精准,马萨吉斯的时钟集其大成。我们提到过古代观察天象的人学会了观测月相来追踪月份,记录太阳每天的起落也一定是与生俱来的本能。但要把一整天分成更小的单位就困难了,这也是人类历史到了最近才开始发展的。
太阳每天从东方升起,在南方的天空爬到天顶,然后从西方落下。在很久以前,一定有人注意到,如果你把棍子垂直插在地上,就会在地上投下阴影,阴影的移动跟随太阳在空中的路径,日晷就此诞生。那根棍子演化成日晷的指标,叫作“日规”(gnomon),此字源自希腊文,有“展现”或“表明”的意思。最早的日晷出现在公元前第四个千禧年的中期,制造地点有可能是埃及或近东地区。
埃及人建造的日晷有大有小,大的像巨石柱,小的可以拿在手里。可以随身携带的“影子钟”约始于公元前1500年,既精巧又简单:T形装置上的横栓指向太阳时,阴影落在画了记号的垂直轴上,就能估算出当下的时间。埃及人把一天分成24个小时,这个概念或许来自巴比伦人。埃及人用日晷来追踪白天的12个小时,另外12个小时则属于黑夜(数字12一定有特别的意义,因为一年大概就有12个月球周期)。
我们留下一天24小时的传统,但做了一个很重要的改变:埃及人的一小时长短会随季节变化;夏天的一小时比较长,因为白天比较长。我们现在用的小时则有固定的长度;因此在夏季时,白天的小时数会比冬天多。
在罗马帝国兴起前,日晷已经十分普遍,设计也很精巧。在公元前1世纪,一个名叫维特鲁威的建筑师能列出十三种不同的日晷,有的放在公共广场上,有的则放在私人的庭院里。日晷很快就成为罗马社会不可或缺的用品,让人可以安排一天的行程,就像现在用小时计划一天,小时还分成半小时和一刻钟。
并非每个人都喜欢这种做法。“愿天神击败第一个发现如何切割每个钟头的人,”罗马剧作家普劳图斯在公元前2世纪呼喊,“也击败那个在此地建造日晷的人,他用卑劣的方法把我一整天的时间乱切乱劈成好多段!”
还有其他不需要太阳的计时装置。沙钟很像现代的沙漏:可以运转一段固定的时间,之后只要倒过来,就可以再来一次。也有人用烧得很慢的蜡烛,侧边按照固定的间隔标记刻痕。
漏壶也叫水钟,是另一种古老的定时器。漏壶的构造可以很简单,一只底部有小孔、能让水定速滴出来的水桶就行了。水桶侧边的标记标明时间间隔。另外,也可以让水滴到另一个器皿内,用上面的印记计算过了几个小时。古罗马的法庭就用水钟控管双方律师可以开口说话的时间。如果观众想多听一点,他们就会大喊:“加水!”罗马人会用“失水”形容人浪费时间。
虽然古文明世界使用水钟的情况十分普遍,但最精细的装置却出现在远东地区。事实上,中国的机械水钟比欧洲最早的机械钟早了好几个世纪出现。最出名的就是宋朝官员苏颂于1077年开始制作的“水运仪象台”,只能用鬼斧神工来形容。这座非凡的机械使用流水控制巨轮以准确的速率转动。轮子上有36个水桶,按稳定的顺序装满和倒空。1090年完工时,水运仪象台几乎有十米高,装了数十个轮子、鸣钟和铜锣,放置在五层楼高的亭子里(可惜的是,新皇帝在1094年登基时,苏颂的水运仪象台被拆除,最后也遭人淡忘。几百年后,欧洲的时钟传到中国,反而变成人见人爱的“新”发明)。
这些仪器都有明显的缺点:夜间和乌云密布时,日晷就没有用了,沙钟和水钟需要持续维护,天气冷的时候水也可能结冰。
在中古时代的欧洲,教会最需要可靠的报时。欧洲各地建造了很多大教堂和修道院,住在里面的修士每天的活动都有相当严格的安排,其中最重要的就是按时祷告。每天的祷告从一大清早的晨祷开始,到晚上的晚祷结束(英文里的“中午”noon来自拉丁文的none,也就是午祷的意思)。到了晚上,会有一名修士保持清醒,看着水钟或沙钟。到了指定的时间,他就要负责敲钟,叫醒其他人起床晨祷(童谣《杰克修士》就提到了这个仪式)。如果那可怜的修士在当班时睡着了,那还不知道会惹上多大的麻烦呢。
13世纪时出现了解决办法。我们不知道发现的地方在哪里,也不知道要归功给谁,或许是在欧洲北部工作的工匠或铁匠,他可能听别人说中国人发明了壮观的水钟,抑或是自己的独创,总之,他莫名所以地就突破了,创造出全新的时间测量工具。
这项重要的发明叫作“擒纵器”。擒纵器这种装置可以让连续的动作规律化,比如用落锤牵动轮子旋转。擒纵器过了固定的时间,就会挡住转动的轮子,然后放开。轮子旋转的速度就会变慢,更重要的是,轮子的旋转速率就能保持不变。接下来,轮子可以配合某种机制,在特定的小时敲钟。正如历史学家布尔斯廷所说:“时钟擒纵器发出的滴答声就是时间的声音。”
日晷显示的“小时”长度四季都会变化,而机械钟上的小时长度则保持固定。现在夏天的一个小时跟冬天的一个小时一样长了。美国历史学家布尔斯廷说,创造出“等长的小时”是人类经验中非常伟大的改革,“人类发表宣言,脱离太阳独立,证明他能够成为自己的主人,掌管周围的环境。稍后才会看出来,在实现这样的主权时,其实人要先屈服于一项自行其是的专横机器”。可以说,计时再也不用完全依赖天体的行进。在这个阶段,日晷仍是最可靠的计时装置;时钟必须定时调整时间,有时候每天都要改,因为时钟上的时间可能不符合日晷上的“真实”时间。
这些古老的时钟因为擒纵器的规律动作,才能发出滴答声,但最早的时钟没有“指针”,只用鸣钟报时。英文里的时钟clock来自法文字里的“鸣钟”cloche,不过同一个字也可以拿来代表水钟或沙钟。同样,拉丁文中的“钟塔”(horologium)也可以用来代表所有的计时装置。
虽然我们不确定机械钟是谁发明的,也不知道正确的发明时间,但到了13世纪末的一二十年,机械钟的确已经出现了。历史记录显示为1283年,英格兰贝福逊的邓斯塔布尔修道院安装了第一座全自动、用重物驱动的时钟。在接下来的几十年内,大多数的教堂和修道院只要有经费,很有可能都安装了机械钟。
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