时钟是怎么发明的？

1655年春天，一个伸手不见五指的深夜，荷兰海牙这座美丽的城市已进入了梦乡。而城外一座高山上的天文观测站，却是灯火通明，人们正在紧张的工作。只见一位三四十岁的中年人，胡子长长的，面容憔悴，正在望远镜前聚精会神地观测星空。从他的脸色可以看出，他已经这样连续工作好多天了。他现在是用自己设计制造的一台天文望远镜，观测地球的姊妹星——土星。

只见他的双手把住望远镜筒，不时地进行调节，全神贯注地观测夜空上的目标。

“啊!我看见土星的卫星了！”他突然发狂似地喊了起来。别人以为他出了什么意外，纷纷跑到他的观测室来，可是，一进门却见他安然无恙。他手舞足蹈像个孩子似的告诉大家，说他看见土星的卫星了。顿时，大家争先恐后地挤到他的望远镜前观看起来，果不其然，土星的卫星进入了众人的眼帘。大家不由得齐声欢呼起来。

这颗卫星后来被称为土卫六。最先观测到土卫六的这位中年人，就是著名的物理学家、天文学家和数学家惠更斯。

惠更斯于1629年4月14日出生在荷兰海牙。他的父亲是一位外交官，也是赫赫有名的法学教授。他很重视孩子的教育。他原本希望惠更斯长大以后能够继承他的事业，成为举足轻重的法学家，所以聘请家庭教师对惠更斯进行有关法学的启蒙教育。

但是，聪明的惠更斯对枯燥的法律条文并不感兴趣，他常常利用课余时间，描绘各种想象中的机械图形，有时还自己动手把它们制作成模型。

有一天，老师无意中看到班里最小的学生惠更斯所做的模型，非常生气，训斥道：“你怎么可以把时间浪费在这些没用的东西上呢?我一定要告诉你父亲。”

说完，老师马上把模型拿去给惠更斯的父亲看，并请他责备惠更斯。不料父亲看到模型，把弄了一番，反而赞不绝口地说：“做得太好了，真没想到我儿子有这样的天才。老师，我们应该顺应孩子的性情来教导他，不能强迫孩子学习他不感兴趣的东西啊!”

因为惠更斯有这样一位开明的父亲，使他从小就受到了良好的家庭教育。他入学很早，能够循着自己的兴趣自由向前发展，专心研读他喜爱的科学方面的书籍。

16岁那年，惠更斯以优异的成绩考入了著名的莱顿大学，专门学习数学、天文学和物理学。由于从小打下良好的科学基础，他在大学期间，成绩总是名列前茅。

1647年，他转入布勒达大学学习数学和法律。1655年，惠更斯获得法学博士学位。

大学毕业后，惠更斯曾先后出国到法国巴黎和英国伦敦。在国外，他结识了许多当时著名的专家和学者，其中包括牛顿以及和他一起创立微积分理论的莱布尼茨等，这对他以后在科学事业上做出成就无疑是很有帮助的。

惠更斯大学毕业后，很快出版了一本关于二次方程式的数学著作，引起学术界的注意，一时名声大噪。

不久，惠更斯致力于光学的研究，发现光是以波的形态传送的。这个重大的发现，确立了他在学术界的地位。但是，惠更斯并不因此而感到满足，他经常勉励自己说：“现在，我已经小有名气，我必须珍惜这得来不易的声名，继续努力，挖掘出更多的宇宙、自然的奥秘。”是的，正是因为他有不断进取，执著的追求，才使他做出许多重大的科学发现。

1655年，惠更斯利用自己设计的小望远镜观测土星，发现土星的周围环绕着一圈光环。9年后，惠更斯又发现了土星的第六颗卫星，即土星的最大的卫星——泰坦（土卫六）。这些发现，使人类对土星的研究，向前迈进一大步。

另外，在星云研究方面，惠更斯也有很大的贡献。他不但是世界上第一位发现猎户座腰带三星下面有一群大星云的天文学家，同时，他也发现这群星云，被一层淡绿色扇形的明亮星云所包围。

我们都知道，天文学家观察并记录天上的星辰时，对时间的准确性要求很高，但是，惠更斯那个时代的计时器准确性却非常低，他为了这个问题简直伤透了脑筋。

有一天，因为时间的误差，惠更斯错过一次观察土星的机会。这引起了他的思索，他不禁想到：“既然没有人能够发明出更准确的时钟，我为什么不动手研制呢?”

惠更斯说做就做，他绞尽脑汁，日夜苦思，终于设计出一座活动摆钟，为人类计时器带来革命性的进步。提到惠更斯的发明，我们不得不由计时器的发展谈起。

在没有钟表以前，人们所用的计时工具叫做“日圭”或“圭表”，它利用阳光照射在物体上所投射的影子来计时，和现在所说的“日晷仪”差不多。

最初的日圭是泥土制造的，也叫“土圭”。土圭有一块平放的土板叫“圭”，上面有刻度；土板的一头插一根小竹竿或小木棒，叫做“表竿”，表竿的影子落在哪个刻度上，就表示什么时刻。

后来，有人把长方形的日圭做成圆盘形，还把一天分为12个时辰，刻在圆盘上，成了圆形的圭，以后再经过改进，成了较精确的日晷仪。

日晷仪有一个缺点，就是只能在有阳光的白天使用，到了晚上，或是碰到阴天、雨天，便不管用了。因此，有些地方的人使用特制的蜡烛、香、漏等来计时。最简单的漏，只是个盛水的罐或壶，内壁有刻痕，底部有个小洞，让水一点一滴地漏出，然后人们便可以由水面的高低得知时间。此外，漏也可以用沙来计时，叫“沙漏”。但是，用漏计时必须有人看管，而且做得越精细，费用就越高，所以只有皇宫、政府机关、寺庙等使用，普通人家是无法装用的；同时，漏的准确度也不高，并不是理想的计时工具，于是又有人发明了机械钟。

最早的机械钟叫“塔钟”，约在13世纪发明成功。这种钟架在高塔上，利用重锤下坠的力量带动齿轮，齿轮再带动指针走动，并用“擒纵器”控制齿轮转动的速度，以得到比较正确的时间。但是，利用重锤驱动的钟，只能高高地架在塔上，很不适用。因此，德国人彼德·亨利，在1500年发明了用弹簧驱动的钟。当意大利科学家伽利略发现物体摆动时，不管弧度多大，它来回摆动一次的时间永远相等。不久，他把他的发现发表出来。几年后，惠更斯读到伽利略的论文，他禁不住想道：

“既然物体的摆动有等时的特性，那么，如果能利用物体摆动的力量来驱使钟里的齿轮转动，不是可以得到更准确的时间吗?”

想到这里，惠更斯非常兴奋，立刻进行计时器的实验。失败了，又失败了……他孜孜不倦，功夫不负有心人，经过一连串的实验后，惠更斯终于设计出一个钟摆机构，取代塔钟里的平衡轮，并在1656年委托制钟匠，成功地制造出第一座实用的摆钟。

可是，惠更斯对摆钟的准确度并不满意。他继续研究，不久，又在齿轮上加装一根弹簧，把它改良成现在所说的“摆轮”，使摆钟的误差每天不超过2分钟。第二年，惠更斯获得了摆钟的专利权，并出版了《摆钟》一书。

由于惠更斯在物理学、天文学和数学等方面都做出了杰出的贡献，1663年，他成为英国伦敦皇家学会的第一位外国会员。1665年，惠更斯应路易十四的邀请去法国。第二年法国皇家科学院成立，他被选为会员。著名的“惠更斯原理”，就是在法国提出的。惠更斯原理是光的波动理论的核心。

惠更斯毕生致力于自然科学的研究，取得了卓越的成就。他为人忠诚、谦逊、诚恳，他的成就的取得，一方面是由于他具有坚强的毅力，不怕困难，不怕挫折，不怕权威，敢于坚持科学真理的英雄气概；另一方面是与他的老师、父亲的教育，尤其是笛卡尔的光辉的学术思想的影响和哺育分不开的。

知识点

土卫六

土卫六泰坦是土星最大的一颗卫星。由荷兰物理学家、天文学家和数学家克里斯蒂安·惠更斯于1655年3月25日发现，它也是在太阳系内继木星伽利略卫星发现后发现的第一颗卫星。由于它是太阳系唯一一个拥有浓厚大气层的卫星，因此被视为一个时光机器，有助我们了解地球最初期的情况，揭开地球生物如何诞生之谜。