Why Why Why Do Clocks Have Hands? pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Dowling, Lucy

出品人:

页数:32

译者:

出版时间:

价格:$ 21.41

装帧:

isbn号码:9781422215807

丛书系列:

图书标签:

• Clocks
• Time
• Children's Questions
• Science for Kids
• Early Learning
• STEM
• Curiosity
• Hands-on Learning
• Educational
• Simple Explanations

《奇妙的机械之心：齿轮、发条与时间的律动》 在这部引人入胜的非虚构作品中，我们将踏上一段探索人类与时间不解之缘的旅程，深入了解那些驱动我们度过日升月落的精密机械装置。这不是一本关于特定书籍的介绍，而是一次对时间测量工具——钟表——背后深邃原理、悠久历史及其对我们文明影响的全面考察。我们将从最基础的部件入手，逐步揭开隐藏在指针摆动、滴答声响中的奥秘。 第一章：时间的脉搏——振荡的秘密 时间，这个无形而又无处不在的概念，如何才能被捕捉和衡量？一切的根源在于“振荡”。就像心脏的跳动是生命的基础，对于钟表而言，一个稳定、规律的振荡源是其精确运转的灵魂。在本章中，我们将从最早的自然振荡源说起，例如日晷利用太阳的规律运动，以及沙漏依靠流沙的均匀下落。随后，我们将深入探讨机械钟表的第一个关键突破：摆。伽利略对摆的等时性（无论摆的幅度大小，其周期基本恒定）的观察，为机械计时奠定了理论基石。我们会详细解析摆的运动原理，了解它如何通过重力作用产生规律的往复运动，并介绍摆轮和游丝这一天才的发明，它将摆的振荡转化为更小的、更适合手表等小型装置的机械振动，从而极大地提高了计时精度。我们还会触及晶体振荡器和原子钟等现代高精度计时技术，理解它们如何利用原子或分子固有的、极高频率的振荡来定义时间，将我们带入毫秒甚至纳秒的精度世界。 第二章：动力的源泉——发条与能量的传递 一个稳定的振荡源需要持续的动力来维持其运动，这便是发条的使命。发条，作为早期机械钟表最核心的动力部件，它的发明标志着人类摆脱了对外部自然力的依赖，能够随时随地进行计时。在本章中，我们将追溯发条的起源，了解它是如何从简单的金属弹簧发展而来，以及它储存能量的机制。我们会详细解析发条的缠绕与释放过程，它如何将储存的弹性能量逐步转化为驱动齿轮运转的机械力。接着，我们将深入探讨能量从发条传递到摆轮（或摆）的整个动力传输链：主发条盒、棘轮、棘爪、轮系。我们会详细介绍不同齿轮的形状、尺寸和啮合方式是如何协同工作，将发条的动力放大或减速，最终驱动指针以不同的速度（时、分、秒）在表盘上移动。我们会探讨如何通过调整齿轮的比例来实现不同的计时显示，以及不同类型发条（例如，方形发条和螺旋发条）的优缺点和发展演变。 第三章：时间的指挥家——擒纵机构的巧妙 擒纵机构，堪称机械钟表的心脏和大脑，它负责控制动力机构的释放，并与振荡器协同工作，将连续的动力转化为离散的、精确的时间步长。在本章中，我们将揭开擒纵机构的神秘面纱。我们将从最古老的“锚形擒纵机构”开始，详细解析它是如何通过“阻挡”和“释放”轮系的轮齿来实现对摆轮（或摆）的周期性脉冲，从而使振荡器得以持续运动，同时又将振荡器的每一次摆动转化为轮系向前的精确“一步”。我们会深入探讨不同类型的擒纵机构，例如“杠杆擒纵机构”、“圆盘擒纵机构”，理解它们在结构和工作原理上的差异，以及这些差异如何影响钟表的精度和可靠性。我们将分析擒纵机构的“双向性”（既传递动力，又接收信号），以及它在防止轮系“失控”方面的关键作用。最后，我们会讨论现代擒纵机构的创新，例如“同轴擒纵机构”的出现，如何进一步减少摩擦，提高效率，将机械钟表的精度推向新的高度。 第四章：刻度与指示——表盘的语言 有了精确的时间测量，我们还需要一种直观的方式来呈现它。这就是表盘和指针的艺术。在本章中，我们将审视表盘的设计演变，从最简化的刻度到如今丰富多彩的显示方式。我们将解析刻度是如何被设计成代表小时、分钟甚至秒的，以及不同文化和时代背景下的表盘风格差异。例如，阿拉伯数字、罗马数字、以及更加抽象的刻度符号，它们各自的特点和历史渊源。接着，我们将重点关注指针的形状、长度和移动速度。为什么时针最短最粗，而分针更长，秒针则最细且最快？我们将解释这背后的逻辑，它们如何精确地对应着表盘上的刻度，共同指示着我们当前的时间。我们还将探讨一些特殊表盘的功能，例如月相显示、日期显示、星期显示、万年历等，理解它们是如何通过额外的齿轮和机构来实现更复杂的计时功能。 第五章：从巨石到微钻——钟表的演进与材料的革新 钟表的历史是一部不断追求精度、可靠性和美学的演进史。在本章中，我们将沿着时间的长河，回顾钟表制造业的辉煌历程。从早期笨重的落地钟、座钟，到便携的怀表，再到如今精巧的手表，每一步都凝聚着工匠的智慧和技术的进步。我们将探讨不同时代标志性的钟表设计和制表大师的贡献。同时，我们还将深入研究支撑钟表运转的材料科学的革新。从最初的黄铜、钢铁，到如今的红宝石轴承（用于减少摩擦）、陶瓷、钛合金、甚至是碳纤维等先进材料。我们将解析这些材料的特性，它们如何被应用于关键部件，从而提高钟表的耐磨性、抗腐蚀性，降低重量，并赋予其独特的质感和美感。我们会探讨早期钟表制造商如何依靠手工技艺打磨零件，以及工业革命如何带来了标准化的生产和大规模的制造，使得钟表从贵族的奢侈品走向了更广泛的民众。 第六章：时间之外——钟表的影响与文化意义 钟表不仅仅是测量时间的工具，它深刻地塑造了我们的社会结构、工作方式，甚至思维模式。在本章中，我们将跳出机械原理本身，探讨钟表对人类文明的广泛影响。我们将分析工业革命是如何依赖精确的时间来协调工厂的生产流程，以及铁路的出现如何催生了统一的时间标准（例如时区）来避免混乱。我们将探讨钟表如何成为现代社会“准时”文化的基石，以及迟到在不同文化中的不同含义。我们还会审视钟表作为一种艺术品和身份象征的地位，从其精湛的工艺、复杂的机芯到品牌的故事和传承，它们如何承载着历史、品味和价值。最后，我们将思考在数字时代，当原子钟和智能设备让我们对时间的感知更加精准时，机械钟表所蕴含的传统工艺和人文精神，又将如何继续吸引和启发着我们。 《奇妙的机械之心：齿轮、发条与时间的律动》将是一次充满发现的旅程，它将带领读者穿越时空的维度，理解我们与时间最亲密的伙伴——钟表——是如何被创造、如何工作、以及它们在我们的生活中扮演着怎样的角色。它将让你在每一次看向时钟时，都能体会到背后那份古老而又精妙的机械律动。

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