我记得,在我很小的时候,我还不知道钟是个什么东西。钟摆对我而言就像一个严厉的人,它似乎像在重复不断地教诲我什么。比如:

不——要,不——要,吮——吸,手——指。

后来,当我明白这门艰深的学问,懂得用指针的位置分辨时间的时候,我还是没能消除钟带给我的这种恐惧感。这么多齿轮的复杂生活对我而言依旧是个解不开的谜。

事实上钟的构造并不复杂。这里就画了一个带摆的壁钟的结构。

你很容易就找到钟的摆锤和绕着绳索的发条轮。随着发条轮一起转动的是齿轮。第一个齿轮(大齿轮)带动小齿轮转动,而随着小齿轮一起转动的是时针轮,它们位于同一根轴上。这个齿轮被称作时针轮是因为它连着时针。

时针轮带动第二个小齿轮转动,随小齿轮一起转动的是擒纵轮,它们也安在同一个轴上。全部构造和伽利略以及惠更斯之前的时钟一样。不同之处在于,这里没有控制装置和摆轮,取代它们的是别的装置,也能限制擒纵轮并不让重锤下落得太快。

擒纵轮的上方是一个像锚一样的钩,叫做擒纵叉。擒纵叉能时刻随着挂在机械装置后面的摆而摆动。假设现在擒纵叉的左叉卡在擒纵轮的齿之间。它们会有短暂的停滞。但是马上,摆锤会让擒纵轮推开那个阻碍它的叉。而这一推叉子就被举了起来,放走擒纵轮的一个齿。这么一来,摆锤就摆向了左边,而擒纵叉的右叉就落下来,再次拦住擒纵轮。

就这样一直循环运动下去。钟摆会向左摆向右摆,擒纵轮也跟着转,但是每转一次不会超过一个齿。

我们知道,摆锤的每一次摆动持续的时间是一样的。那么很明显,摆锤就让整个机械装置匀速地运转,与此同时,指针也会匀速地向前走。

现在的钟表还都有了分针和秒针,这么一来就还需要加一些齿轮。

不过这些小细节我们也没必要讲了,它们的原理是一样的。

你或许会问:钟摆摆得这么快,那么启动齿轮一定也转得很快;那为什么跟它们相连的时针轮转得那么慢,为什么它24小时才转一圈?

问题在于,齿轮和小齿轮的安装必须要使得各个齿轮按照一定的速度转动。

比如,一个有6个齿的小齿轮,跟一个有72个齿的大齿轮相连;那么这个大齿轮转一圈,这个小齿轮就要转动72除以6圈。也就是说,小齿轮转的圈数是大齿轮的12倍。

所以关键全在于要选对齿轮的齿数。

为了避免时针轮的齿数过多,在它和启动轮之间就安装了一对附加齿轮,就是一个齿轮加一个小齿轮。

举个例子,你可以这样装置:时针轮转的圈数是附加轮的1/12,而附加轮转的圈数又是启动轮的1/60。这么一来一切就都很圆满了:轮子不会太大,它们的速度也刚好是我们需要的。