准确地说是第二个简史

秒针在制表业中几乎无处不在——无论是在表盘中央，还是在 6:00（或其他地方——9:00 是另一个可能的位置）从小表盘向你眨眼，秒针都能让你看到时间以一种非常直接和发自内心的方式流逝。秒针，即使在没有秒针的正装手表中，也是内置在手表的基本机制中的——摆轮设计为每秒跳动很多次。以 18,000 vph（每小时振动）跳动的天平也每秒跳动五次，只要它每秒跳动五次，不多也不少，你就拥有一块完全准确的手表。

不久前（在关于嘿，HODINKEE 的 Drinky Bird 作为时钟的评论中）H. 社区成员 Lug2Lug 问道：“时钟和制表师最初是如何能够确保秒针的每个滴答持续一秒而不是其他一致的间隔？”

这个问题实际上是两个问题：首先，我们如何以秒而不是钟表中的其他一些小时间间隔结束，其次，钟表制造商如何确保他们的振荡器以正确的频率振动——即是，每秒正确的次数？

威尔安德鲁斯的“经度表盘”日晷

第二个是平均太阳日的一小部分——按照惯例，一天分为 24 小时，如果将一天定义为太阳返回天空中给定点所需的时间，则除以24，然后除以 60，你每天有 1440 分钟。再除以 60，一天有 86,400 秒。

据我所知，我们从古埃及和巴比伦的天文学家那里得到了 24 小时的一天，他们将白天分为 10 小时，加上一小时的黄昏和一小时的黎明。这是基于太阳在天空中的明显运动，最终，这些久违的观星者定居在一组恒星上，这些恒星也可以用来将夜晚划分为几个小时。

我们从古代巴比伦人那里得到了 60 的除法（他们还使用了中学酷刑工具的几何形式，即二次公式，通过计算农田的面积来对农民征税。这也许是由于他们的好奇心和独创性我们已经从自给自足的农民那里获取粮食到确保工厂工人的休息时间不超过 15 分钟）。

乔治·丹尼尔斯 (George Daniels) 的 Grand Complication 怀表，2019 年在菲利普斯拍卖

如果您使用太阳来确定一天的长度，您会发现一个太阳日的实际长度在一年中变化大约为正 16 分钟或负 14 分钟。这就是日晷读取的时间与时钟读取的时间之间的差异——所谓的时间等式。如果你想经营铁路并确保小伯特伦不会在工厂里偷懒，你需要平均太阳时，这是一年中一天的平均长度。平均太阳日长度是一秒长度的基础。

“分”和“秒”这两个词来自拉丁语：partes minutae primae表示分钟，partes minutae secundae表示秒。

现在，整个系统只有在地球自转速度从不改变的假设实际上是正确的情况下才能工作。但是随着时钟变得越来越精确，地球绕轴自转不是恒定的越来越清楚，因此第二个需要用另一个标准重新定义。原子钟发明后，秒被铯原子钟的频率重新定义：这是秒的官方定义：“秒等于 9192631770 个辐射周期的持续时间，对应于超精细能级之间的跃迁。未受干扰的基态铯 133 原子。”这正好对应于 1957 年测量的平均太阳日的 1/86,400 - 得到这个 - 那时铯原子标准的频率被确定为天文观测太阳日的一小部分.

美国国家标准与技术研究院物理实验室时频分部的 NIST-F2 铯原子钟

好的，那么你怎么知道你的振荡器每秒跳动正确的次数？如今，任何可以上网的人都可以使用比地球自转精确得多的原子时间标准，但钟表匠和制表师是如何在众所周知的美好时光中将他们的钟表带到时间的呢？好吧，你不会感到惊讶的黄金标准是天文学。

如果你在 17 世纪末和 18 世纪初制造高精度摆钟（这是非常精确的摆钟真正发挥作用的时候），你可以在中午使用两次连续的太阳凌日，或者两次连续的凌日更容易观察到的恒星（皇家天文台使用了一种巧妙的方法来根据太阳的凌日设置时钟，称为双高度方法）。众所周知，钟摆的周期取决于其长度，而长度正好为 0.994 米的钟摆每秒会摆动一次。1644 年，法国哲学家和数学家马林·梅森 (Marin Mersenne) (1588-1648) 首次确定了秒摆的正确长度。

高精度天文调节器，由 Thomas Tompion于 1676 年为皇家天文台完成。时钟有一个 13 英尺长的钟摆，由摆锤推动，摆锤前后摆动。

机芯，Tompion 精密调节器

然后设置你的时钟，检查它的计时与相关的传输，并对长度进行微调，以增加或减少它的速率，直到你达到所需的精度。尽管方法略有不同，但同样的程序也适用于手表。

一种方法是制作一个以正确频率跳动的测试摆轮，您可以使用它来检查生产手表的摆轮游丝和摆轮组合的性能。一旦获得大致正确的频率，频率和速率的最终调整是通过游丝微调器和平衡轮缘上的正时配重调整。

用参考摆轮振动手表摆轮游丝，万宝龙密涅瓦，维莱尔

据我所知，第一个将秒针放在时钟上的钟表匠是瑞士数学家和钟表学家 Jost Bürgi (1552-1632)，正如大卫兰德斯的《时间革命》中所述。秒针显然只有在时钟或手表相当准确的情况下才有用，并且在 Bürgi 的一生中，精确计时还没有发展到足以让秒针变得有意义。由惠更斯设计的第一个摆钟直到 1657 年才完成，而平衡游丝对于手表的精确度来说是必不可少的，大约在同一时间（1660 年左右）问世。边缘擒纵机构——Bürgi 时代唯一已知的一种——对动力变化极为敏感，这导致其精度不佳。然而，Bürgi 想出了一个解决方案——remontoire（ Bürgi发明了重力表，而第一台航海计时器的创造者 John Harrison 发明了弹簧表）。加上remontoire Bürgi 能够使时钟精确到每天一分钟以内，即使没有游丝也是如此。但是两个多世纪后，结构和设计的改进，杠杆和棘爪擒纵机构的发明以及游丝的广泛使用，使秒针在手表中变得实用。 

显示星星明显运动的夜空延时图像

如今，我们将高精度制表视为理所当然，因为它在任何质量合理的手表中或多或少无处不在，如果您的手表每天的速度变化不超过几秒钟，那很有趣，甚至想一想这是多么艰难，花了多少个世纪才给我们这种精确度。这实际上是一个弄清楚如何将数千年前我们在天空中看到的东西戴在手腕上的问题。仅用钢、黄铜、红宝石轴承和油就可以实现如此神奇的精确度，这是人类历史上最美妙的成就之一——也是欣赏和珍惜机械表的充分理由。