北京故宫和南京博物院都收藏有一批近世机械钟，颇受观众喜爱。这些机械钟，或称自鸣钟，虽最先是西方国家创制的，但却是从我国古代测天计时器（欧洲人称天文钟）直接演变过来的。
浑天仪
古代的计时方法都脱离不了天象，与天文学分不开。在计时器的发明和发展上，我国从公元前２世纪至公元１５世纪一直居世界首位。我国最古的计时器，当推日晷和漏壶。日晷是利用太阳光的投影测时的，《周礼·考工记》上已有“置槷眡景”的记载，现存最早的目晷是贵州省紫云县出土的玉盘日晷，为汉代以前的遗物。因为日晷只适用于有太阳的晴天，阴雨和夜晚则失去了作用，人们就又发明了漏壶。漏壶又叫“滴漏”、“刻漏”，俗称“铜壶滴漏”，传说黄帝时即已出现。《周礼》记有“挈壶氏”，专司其职。历代对于漏壶的制作不尽相同，壶的数目有两个，也有多至四个的，现存的文献材料只有唐代吕才和宋代燕肃所造的漏壶图，实物则仅有广州博物馆收藏的元代延祐年间漏壶和北京故宫交泰殿乾隆九年、皇极殿嘉庆四年清代漏壶完整传世。
自东汉大科学家张衡（78－139）创制“浑天仪”开始，我国就已用水力作为运转天文仪器的原动力。《晋书·天文志》：“张平子既作铜浑天仪，于密室中以漏水转之。令伺之者闭户面唱之。其伺之者以告灵台之观天者，曰：璇玑所加，某星始见，某星已中，某星今没，皆如合符也。”张衡是根据漏壶的原理，改进了以前浑仪的结构，并开始加上了计时装置，可惜这具仪器今已失传，但其利用齿轮系的配合是无疑的。此后，三国时有吴王蕃、葛衡，晋有陆绩，南北朝时宋有钱乐之，梁有陶弘景，隋初有耿询，都制造过浑仪或浑象，也都用水力为原动力。从记载上看，都没有超过张衡的创造，直到唐代开元十三年（725），僧一行和梁令瓒发明了世界上第一台带有“擒纵器”（俗称卡子）的巨型天文钟——“浑天铜仪”，才胜过张衡的“浑天仪”。这具仪器，上刻有二十八宿，注水激轮，每昼夜自转一周，正好和周天恒星的运转一致。另装上齿轮系，传达一部分力量到两个木人上，一个每刻击鼓，一个每辰敲钟，都能按时自动。它是现代时钟的雏形。西方学者认为，这一重大发明，已经解决了“把机轮的运动变慢，使它保持一个恒定的速度，与天体的运动一致”的这一关键问题，因而认为，“从八世纪初起，这种仪器（注：即浑天铜仪）正是以巨型天文钟的形式，走在欧洲十四世纪第一具机械时钟的前面”（《中国科学技术史》第四卷第二分册443页）。
愈益精巧的天文仪器在宋元两代有着重要发展。北宋太平兴国四年（979），司天监学生张思训改用水银为动源，制成了“水运浑天”，据清梁章钜《浪迹丛谈续编》卷８“自鸣钟”条引宋人袁褧《枫窗小牍》说：“太平兴国中，蜀人张思训制上浑仪，其制与旧仪不同，为楼阁数层，高丈余，以木偶为七直人，以值七政，自能撞击钟鼓。又有十二神各直一时，至其时即执辰牌，循环而出。”此仪器的机械计时装置比以前增加了“十二神”，设计得更为完善，它是后来苏颂和韩公廉所创制的“水运仪象台”的先导。一百余年后，元祐初年（1086－1089），苏颂和韩公廉创制了机械结构更为精密复杂的大型仪器——“水运仪象台”。这是一座上狭下广三层正方形木构建筑，高约十二米，宽七米，上层为露天平台，设有浑仪，用龙柱支撑，仪中有窥管，用以观察日月星辰，仪下有水槽，可以定水平，屋顶移动启闭，甚为方便。中层设浑象，可自动运转。还装置一根传动轴，与露天平台上的浑仪相连。底层的报时系统，安放一套昼夜轮转的装置。其南面设有半座五层楼阁，门口各有木偶（司辰）出入报时，有的手执示牌，有的击鼓敲钟。其北面为水力发动的机械系统，有一个枢轮承接着从恒定水位漏壶中流出的水，由一组类似钟表中擒纵器的机械（即天衡、天关、天权和左右天锁）加以控制。这是一座融浑仪、浑象和计时器于一身的机械装置相当复杂的天文仪器，苏颂还为这一创造写了《新仪象法要》一书，书中附有全图、分图和详图六十余幅，是一部研究古代天文和天文仪器制造的具有高度科学性的巨著，体现出十一世纪我国科学技术的杰出成就。1958年王振铎先生复制成模型，现陈列在北京中国历史博物馆展厅里。此后，元代郭守敬、明初詹希元都相继创制过能自鸣、击鼓、计量、报时的大型天文钟——“大明殿灯漏”和“五轮沙漏”。《元史·天文志》对“大明殿灯漏”有专门记述。宋濂著有一篇《五轮沙漏铭》（见《宋学士全集》卷15），记其制作方法，也甚详尽。从记载上看，可以知道，“大明殿灯漏”和“五轮沙漏”已经脱离了天文仪器的范围，主要应用于计时，它们与西洋十七世纪机械钟已经相差无几了。
沙漏
综上所述，从张衡的“浑天仪”到郭守敬的“大明殿灯漏”，都是以水为动力，詹希元的“五轮沙漏”，虽然以沙代水，它们的动源构造却甚相似。我们祖先的这些创造发明，无疑有力地推动了机械钟的诞生。英国剑桥大学教授、《中国科学技术史》作者李约瑟博士，1956年3月在英国《自然》杂志上发表文章说：“我们可以确定在七世纪到十四世纪之间，中国有制造天文钟的悠长的传统。”并认为“中国天文钟的传统似乎很可能是后来欧洲中世纪天文钟的嫡系祖先”。事实也正是如此。
十四世纪中期，意大利米兰市最早出现了机械钟。当时制造的机械钟，以重锤为动力，结构更为紧凑合理。1450年，欧洲人虎克又发明了发条（俗称钢肠）为动源，比重锤更为先进。从水流到重锤，再从重锤到发条，这是技术上的重大突破和革新。发条的应用，为现代钟表机械制造奠定了物质基础。
明万历九年（1581）意大利传教士利玛窦来中国，向神宗皇帝进献圣母像、圣经等物外，还有报时钟两架，据当时及见该钟的顾起元在《客座赘语》卷6所记：“所制器有自鸣钟，以铁为之，丝绳交络，悬于，轮转上下，戛戛不停，应时击钟有声，器亦工。”欧洲机械钟传入不久，我国即有人依法仿制。《宣城县志》卷27记芮伊“性多巧思，能手制自鸣钟”。王微《诸器图说》中的“轮壶图说”，记作者曾制过一架以重锤为动源的钟，惜记载欠详。入清以来，在民间能制自鸣钟的人就更多了，《广阳杂记》卷3记式坦然自制“通天塔”（即自鸣钟），“形如西域浮屠，凡三层”，机体“大小轮多至二十余，皆黄铜为之”。同书卷２又记张硕忱能自制“自行时盘”，“精妙不让西人”。《扬州画舫录》卷12记歙县人汪大黉“精于制自鸣钟”。周亮工《闽小记》卷上记龙溪孙孺理善制“一寸许之自鸣钟”，号称闽中五绝技之一。徐岳《见闻录》记“杭州人张某所作自鸣钟之类，精巧出群”。徐朝俊《高厚蒙求》中“自鸣钟表图说”记载各种另件与制法较为详实，并附不少插图。与其同时的齐彦槐，以发条为动源制成天文钟，“能报时报刻，以测星象节候，不差毫厘”（《浪迹丛谈续编》卷8）。
明末清初，欧洲机械钟开始大量进入中国宫廷，康熙时在清宫内务府造办处建立了一个“作钟处”，专门仿制，还聘请外国技师参与其事。此后民间各地造钟作坊也都应运而生，其分布多数集中在东南沿海城市，如广州、福州、上海、苏州、南京、扬州等地，尤以广钟和苏钟最为著名，它们与北京宫廷御制钟在国内形成三足鼎立之势。
现存最古的苏钟是南京博物院收藏的康熙以前制造的十二时辰铁壳单针自鸣钟，此钟由走时、报时、闹时三个部分组成。走时、报时动源是利用重锤的下坠力，闹时有发条。擒纵调速机构由卧式双侧火轮、二支轴叶擒纵器和梳子摆组成。每一辰时初敲钟，时正加打一下或两下，报时记数是“九、八、七、六、五、四”式。闹时每行至一昼夜一次。钟盘显示是中国传统的十二时辰，以单针指示时间。此为苏钟早期代表作品，颇为珍贵。乾隆以后制作的苏钟，钟机大多附加福禄寿三星、八仙过海、铜人敲钟及其他吉祥花卉、禽兽、流水、奏乐等造型装置，均可联动。动源多数为发条，也有重锤。字盘主要采用1－12罗马字，少数是十二时辰显示，还有字盘上标明外文商标的。清末民初，苏钟以插屏钟闻名于世。这些富有浓厚地方特色的插屏钟，钟机无附加装置，钟壳红木框架，状似古代屏风，大、中、小成套，颇受当时用户青睐，为一般旧式家庭所常见，国外也有视为珍品收藏的。此外，苏制更钟也享有盛名。南京博物院藏有一座嘉庆年制的大型木壳更钟，钟机由四组动源组成，除一般自鸣钟常有的报时功能外，还增添了一套报更有锣和木鱼的特别装置。此钟为上海冯义和造钟作坊制造，它的可贵之处，就是把中国古代计量报导夜间的更时，在钟机上反映出来，形成我国独特的结构形式。
广钟一般体高仅一米左右，钟体采用铜镀金和镶嵌珐琅等仿洋做法，通体金光灿烂，富丽堂皇，适宜于宫廷陈设。其造型大多用中国传统的吉祥图案为装饰，也有以双鹿、麒麟驮钟，象征吉祥，有的还用“渔、樵、耕、读”画面歌颂所谓太平盛世，还有借“白猿献桃”、“八仙庆寿”等神话故事祝贺帝王生日等等。钟机内装有几组齿轮系统，用多盘塔轮或发条带动，附加装置的人、鸟、兽、转花、流水，随乐曲演奏，都能联动。有的附有活动木偶，能展示出“福寿齐天”、“万寿无疆”、“千秋永固”等字样条幅。广钟在清宫收藏的钟表中占有很重要地位。
近世机械钟，既实用，又有观赏价值，除报时报刻外，还加上走马、转花、打更、水发、奏乐等附加装置，较之现代钟表机械结构复杂得多，需要数百个不同元件组成。当时造钟，没有机械化设备，全凭经验和记忆，基本上是手工操作。当时已产生专业分工，有的专门承制机芯中某个另件的生产，如钟碗、发条、钟盘之类，也有专门制作钟壳的，虽然他们之间有相互协作的关系，但毕竟成本高，产量有限，有的只能提供帝王亲贵享用，和今日钟表生产面向全社会不可相提并论。（文/陈尔俊）
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