探索时间奥秘：时间的脚步如何计算？( 三 ) _时间

滴漏解决了夜间计时问题，也可以从一个地方搬到另一个地方，应用很普遍。但它也有很多明显的缺点：壶的容量有限，需要不断加水；水的流速与压力有关，“满则速，浅则迟”，增加了计时误差。另外，水的清洁程度也影响流速，而且在冬天可能还会冻结。

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惠更斯的摆钟
“摆”的等时性原理造就了机械钟
欧洲人大约在13世纪发明了机械钟。从原理上说，水钟是通过水从孔眼中漏出来计时，而机械钟是由一个不断重复的机械运动来计时。早期机械钟的钟速取决于驱动轮，而驱动轮又受到动力机构中摩擦力变化的影响，因此精度很低，每天要差一刻钟以上。
对改进早期机械钟做出重大贡献的，是意大利科学家伽利略。他发现了摆的等时性原理。关于这一点，有一则广泛流传的传说。
据说，伽利略在上中学的时候，有一天去比萨教堂做礼拜。微风吹来，使挂在天花板上的大吊灯来回摆动。伽利略注意到，链条一般长的两盏青铜吊灯，来回摆动的时间好像一样长。他发现，摆的快慢与摆锤大小和重量无关，而取决于摆的长短。摆长相同时，摆动一周的时间相等。
这则传说来自伽利略的一个学生，也是他的传记作者。但事实上，伽利略想到用摆控制时钟时，他已是一位老人，而且近乎双目失明。
伽利略直到1642年去世之前并没有去制造一个摆钟。倒是荷兰科学家惠更斯利用了这个原理，在1656年制成了第一台摆钟。这台摆钟一天的准确度是10秒。这是对机械钟的一个巨大改进。
摆的引入是计时历史上的一个巨大进步。单摆的摆动不需要其它装置驱动，而主要靠重力驱动，这样就可以大大提高时钟的精确度。
早期的摆钟往往体型很大，有没有可能利用摆的原理，制造出便于携带的钟表？到了l902年，经过人们的不断努力，第一只机械手表问世了，人类的计时工具向小型化迈出了决定性的一步。打开手表的后盖，我们一下就能看到里面有一个带有像头发丝一样细的盘状小弹簧的轮子，它不停地有节律地摆动着，这正是手表的心脏——游丝摆轮系统。我们称它为手表的心脏，是因为手表的走时精度主要由它来决定，它也是一种具有等时性的机械摆。
石英钟、原子钟——利用物质内部振荡计时
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直到上世纪20年代，最精确的时钟还是依赖于钟摆的有规则摆动。取代它们的更为精确的时钟是基于石英晶体有规则振动而制造的。
石英钟的主要部件是一个很稳定的石英振荡器。将石英振荡器所产生的振荡频率取出来，使它带动时钟指示时间这就是石英钟。目前，最好的石英钟，每天的计时能准到十万分之一秒，也就是经过差不多270年才差1秒。但在科学发达的今天，这种石英钟已被比它还要精确得多的其他类型的时钟所替代。
根据爱因斯坦的理论，在引力场内，空间和时间都会弯曲。因此，在珠穆朗玛峰顶部的一个时钟，比海平面处完全相同的一个时钟平均每天快三千万分之一秒。要想精确测定这样的时间差异，唯一办法只能是通过原子本身的微小振动来控制计时钟。
根据量子物理学的基本原理，原子是按照不同电子排列顺序的能量差，来吸收或释放电磁能量的。当原子从一个“能量态”跃迁至低的“能量态”时，它便会释放电磁波。同一种原子的共振频率是一定的——例如铯133的共振频率为每秒9192631770周。