中國能發明機械鐘的原因：被隱藏的太深，原來西方機械鐘源於中國

開元年間，唐朝僧人「一行」設計製造出齒輪帶動的水運渾象，附有報時裝置，可以測定時間、自動報時，稱為"水運渾天"或"開元水運渾天俯視圖"。其實，這是模仿天體運行的儀器，於是表現出日升月落、晝夜反覆等，到達整點由齒輪帶動的木頭人敲鼓。

因此，唐僧一行的這個裝置，是一個十分巧妙的計時機械，世界上最早的機械時鐘裝置，是現代機械類鐘錶的祖先。宋朝之後，蘇頌在「一行」的研究基礎上，進一步發展了天文鐘「水運儀象台」，更開啟近代鐘錶擒縱器的先河。

總之，機械鐘肯定是中國的原創發明，西方近代鐘錶是在中國基礎上的改進，並非原創發明。問題是：為何中國人能最先發明出機械鐘，而非中國以西，背後歷史原因何在？接下來，就談一談這個話題，看看宋元之前中國在時間探索方面的歷程。

首先，立表測影時代

對於早期人類來說，掌不掌握時間沒有特別大的意義，但農業出現後，就必須掌握一定的時間，因為要搞清楚「農時」，這是社會需求。其中，中國四季分明，農時尤為重要，這與很多文明不同。

為了掌握農時，古人做過很多探索，其中最為可靠的是兩個：一是夜觀天象，比如觀察北斗群星、大火星動態，以此來判斷季節，斗柄指向與季節相關，見龍在田是大火星春季出現、潛龍勿用是冬季大火星隱而不見；二是立表測影，這是通過白天正午日影長短判斷季節，夏至日影最短、冬至日影最長、春秋分一樣長。

其中，陶寺遺址考古發現的圭尺，上面標有不同刻度，反映的是日影不同長度，也即對一年時間有了更準確的認識，因此它成了王權的象徵，更為重要的是，學者何駑考證認為當時將一年劃分為二十個節氣。

立表測影對中華文明影響極大，如今手錶之表本意就是立表之表，也即周髀算經中的「髀」或「股」；同時，勾股定理就是由立表測影歸納總結而來。隨著時代發展，立表測影一方面演化為日晷，晷面兩面都有刻度，分為十二時辰；一方面小型化，相當於攜帶型圭表，江蘇儀征出土過「東漢銅圭表」，表高19.2厘米，約為標準形制的1/10。

其次，渾天儀的時代

通過立表測影，古人可以大致測出一年時間，卻不能給出更精確的時間（況且立表測影依賴天氣，實際操作也容易產生誤差）。比如，回歸年的長度是365.2422天，後面的0.2422天，靠立表測影肯定測不出來，因此一年無論是365還是366天，百年之後誤差就沒辦法指導農耕了。

由於農業大生產對更精確時間有著迫切的需求，但立表測影無法滿足這一需求，怎麼辦？隨著時代不斷前進，古人對天文認知也在加深，觀測儀器也更加複雜，兼之中國「觀象」文化特徵，於是春秋戰國出現觀測天體坐標高度的「渾儀」，戰國石申甘德發明模擬天體運行、天象變化的「渾象」，用以演示天體運動，兩者統稱「渾天儀」。

下圖為渾天儀，金屬鑄成，上有精細刻度，如果曆法誤差很大，那麼某一天體到時就不會與相應刻度吻合，只有曆法足夠準確，那麼才會「合」，有興趣的可去天文台詳觀之。

因為天文觀測儀器的進步，所以古人觀測發現每1461天天象較為準確的重合，即每4年加1天重合，平均下來每年就是365.25天，這就很接近回歸年長度了。因為回歸年不是整數，因為曆法不能有小數，所以必須拉長計算獲得相對更準確的時間，所以又有19年7潤法，這與西方几個神人肉眼觀測然後直接算出截然不同。筆者至今不懂，西方的365.25天，其中怎麼得出0.25天的？

西漢時期，大司農耿壽昌「鑄銅為象，以測天文」，在「渾象」史上具有重大貢獻。東漢張衡站在前人的肩膀上，用漏壺滴出的水發動齒輪，帶動渾象繞軸旋轉，並使渾象的轉動與地球的周日運動相等，可以將天象準確的表示出來。之後，南北朝隋唐都有大量相關研究，為「一行」製造出機械鐘奠定了基礎。

我們日常所談論的「時間」，不就是天體運行的「空間」所決定的嗎，即空間決定時間，換個星球、那麼現在的時間就不成立，所以只要相對準確模擬了天體運行情況，那麼就相當於製造出了鐘錶。當然，其中關鍵在於對天體運行的「相對準確模擬」，想要做到這一點，就要對天文有深刻的認知，還要有高深而精巧的機械製造水平等。

宋元之際，中國鐘錶其實得到了進一步發展，比如元朝耶律楚材同時測量了尋斯干城和開封城的月食，其中「同時」就需要準確的計時裝置，說明當時已有相對小型化的「鐘錶」，否則如何做到相隔萬里的「同時」？

最後，關於本文話題，還有三點值得一提：

首先，中國能最先發明機械鐘，不是一蹴而就的，不是無緣無故的，而是成千上萬年天文探索的結果，是長期技術積累的結果。

其次，技術發展往往是由簡單到複雜，再由複雜到簡單，「一行」的機械鐘無疑非常複雜，但宋代蘇頌發明的擒縱器，卻又為簡化機械鐘打下了技術基礎。

第三，因為蒙古西征、以及元朝重用色目人等，於是包括機械鐘在內的中國很多天文知識被西傳，最終機械鐘的製造技術西傳到了歐洲，所以14世紀歐洲才出現早期機械鐘。