对抗重力的时光之轮

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制表大师们用自己的一双手捉住了时间。虽然精密的原子钟如今已经随处可见，然而真正让人心醉神迷的计时工具，仍然是传统的高级机械钟表。它们最为核心的技术就是平均重量不足0.3 克的“陀飞轮”，钟表依靠它对抗重力的干扰，在一种奇妙的“失重”状态下提供最精确的计时。

在2004 年底，北京赛特新店还没开张就售出了一块据说是全球仅有两只的“孤品”级高价表――售价600 万元人民币。透过表盘上黄金和钻石之间的镂空，可以窥视到手表的神秘心脏――“陀飞轮”。事实上，几乎所有的高档机械表里都有陀飞轮的身影，它是手表计时精准的核心技术所在。

搅乱秒针的地球

没有任何计时器能做到永远分秒不差，所有的机械表都有一个误差范围。通常情况下，机械表若上满弦，每天误差不超过30秒就算合格，这意味着，每隔一个礼拜，它就要走错两到三分钟。除了擒纵结构设计和制作上的问题，手表之所以不准，往往不是动力的输入出了问题（例如发条松了或者不均匀），就是表的密封效果不好，使得水汽等干扰乘虚而入。为了尽可能降低外界影响，钟表走时系统被封装进几近于无尘车间的表壳――然而即使这样，钟表仍无法完全走准。

这背后的搅局者，正是无处不在的地球重力，它让钟表的振荡器频率变得不稳定。振荡器是所有钟表计时的基准，它的频率将时间切成均匀的碎片。座钟来回晃荡的单摆就是它的振荡器。而随身携带的手表当然不可能使用单摆，它使用一个有弹性的游丝和摆轮连接起来作为振荡器，但是游丝和摆轮机构仍然会受重力干扰。当手表水平放置的时候，轴承上受到的压力竖直时不一样，游丝的摆动也会稍有快慢。谁也说不清在一天之中，人的手臂会有多少次反复举起又放下，重力对振荡器的影响毫无规律，误差的出现似乎是不可避免的。

对体重轻盈的钟表零部件来说，这样的影响本来可以说是微乎其微，但经过多级的传递和累积，最后到表盘上时误差就变得明显了。哪怕只有1 秒，对于以准确定位时间为己任的钟表来说也是无法忍受的。这一问题难住了所有的制表大师，曾一度被视为钟表技术上的难以逾越的最终障碍。直到陀飞轮的出现。

旋转的“失重”

在2005 年瑞士钟表展上，一只仿佛悬浮在透明表壳内、不到小指甲大小的自转小飞轮刮起了一股风暴。它自顾自悄无声息地翻滚着，自转、公转、转向、空翻，多重咬合的圆弧不停歇地做着三轴匀速转动，看上去就像一颗小小的地球仪。这是最新一代的“三轴陀飞轮”，是“陀飞轮”家族中最新的成员。而陀飞轮就是高精度手表的“心脏”，用以挑战万有引力对人类掌握时间的欲望的捉弄。

陀飞轮就是所谓“擒纵机构”中的一种。一提到钟表，人们首先就会想起它“嘀嗒嘀嗒”的走时声，提醒着人们时间在一分一秒的逝去。鲜为人知的是，这声音却并不是表盘上的指针转动时发出的（它的噪音根本不会那么大），而是来自于表芯里工作的一种匀速补偿装置――擒纵机构。擒纵机构的作用就是让振荡器匀速摆动。发条将动力注入游丝和摆轮，经过擒纵结构的调整，最后和表盘的指针系统相连。但发条的动力本身是不匀速的，真正的“指挥”是潜伏在传统系统旁边的擒纵机构：它时刻监测着传动系统的转速，直到将摆轮的振荡周期调谐精准以后，才转过头来控制传动系统，带动表盘指针严格行走。

陀飞轮（Tourbillon），有漩涡之意，是一种回转式擒纵机构。陀飞轮的主要部件和普通擒纵结构差不多，一样还是有摆轮、游丝、擒纵叉、擒纵轮、叉夹板等“老臣子”，多出的只是回转框架和包裹组织这些零件的摆夹板，以及传递动能使得陀飞轮转起来的各种齿轮。传统的擒纵机构不能克服地心引力的影响，直到1795 年，瑞士制表大师宝玑发明了陀飞轮。

1747 年，宝玑出生在瑞士纳沙泰，那时候，北京城的钟鼓楼还在忠实地报告着十二时辰，而差不多同一纬度上的巴黎已经满大街拥挤着凭手艺混饭吃的钟表匠人。那时钟表界的最高难题，就是消除地心引力对钟表精确误差的影响。宝玑属于那种一见螺丝齿轮就两眼放光的天才。他对这个问题的解决方案听起来似乎并不复杂：把擒纵机构的所有部件统统安装到一个框架内，让它们随着框架一起，围绕摆轮的轴心作360 度不停的旋转。

在陀飞轮诞生之前，过去的擒纵机构都是固定不动的。表的位置变化了，擒纵机构却不变，因此擒纵零件本身就因受力不同产生误差。但当擒纵结构也以360 度不停地匀速旋转起来时，即便轮摆某一位置受到重力的影响，另外一段也会同时受到相对的影响，从而将产生的误差互相抵消。即使没能阻挡万有引力，仍巧妙地将引力场的影响化解于无形――小小的陀飞轮竟比人类早了几百年体验到“失重”状态！

很快，酷爱旅行时钟的拿破仑成为了新发明的第一位买主。当时他还未成为法国皇帝，却已毫不掩饰对人类新智慧的渴求。从此，他不论征战到什么地方，都不再担心自己的表因重力影响而产生的时间误差，他的钟表几乎要成为19 世纪初走得最准的计时器了。历史却开了个小小的玩笑，这一精妙的发明不知怎么被英国公爵惠灵顿得到了，而后者正是滑铁卢战役的英方统帅。不知这是否也曾是导致拿破仑失败的原因之一？

作为精密机械时代的巅峰之作，陀飞轮不再羞怯地掩饰自己的骄傲。在怀表时代，陀飞轮手表还将陀飞轮装置隐藏在表壳之内，而现在，陀飞轮在表盘上总是被安置在除指针之外最显要的位置――一如被挖开了的秘密心脏，将机械手表里最高的智慧和技艺，随着飞轮的旋转和指针的走动，精确无误地展现出来。

200 多年来，陀飞轮技术始终曲高和寡，无人超越。直到21 世纪初，独立钟表设计师Thomas Prescher 终于陆续发表了取消框架限制的多轴陀飞轮手表。事实上，对于在手腕上三维空间里移动的手表来说，主要应对垂直引力的单轴陀飞轮已多少有点失去意义，而全新的多轴陀飞轮却直指这一核心。在直径37 毫米的机芯内，他设计并制造出来的三轴陀飞轮笼架，分别以一分钟、一分钟和一小时旋转一周的三个轴运行，就像是航天飞机上的陀螺仪。

手艺决定奢侈

陀飞轮的总重不超过0.3 克，相当于一片天鹅羽毛的重量，却固定了游丝、擒纵轮、轮摆和夹板等70 多个零件。这些细小精美的零件，每一个都经过了设计师的反复计算，哪怕差上0.001 毫米，也会使钟表无法运转，这展现的绝对是几何美学的极致。陀飞轮对制作工艺的要求相当高，所以只能手工制作无法量产，几乎每只陀飞轮手表都因珍稀而编号出售，而且往往在摆上货架前就已被预订一空――陀飞轮也因此成为了高档手表的代名词。

可如何把70 多个的细小零件装配起来，并保证其协调运作？这个工作对制作者的耐心和技艺无疑是极大的考验。事实上，机器的帮忙到电镀这一步就结束了。当金属棒料被送去车出轮廓、进行滚齿、做完电镀保护，检测好的零件被摆在工作台上时，真正的复杂才开始――装配只能完全通过手工完成。其中动态平衡是最难搞定的，陀飞轮动的地方多，自然更加难以调谐，只能架在同样是手工制造的擒纵结构调整仪器上，用肉眼完全手动地进行一点点的调整，直至最终达到制作要求，这期间不知道要经过多少日夜。陀飞轮所要求的精准，完全依靠制作者的知识和感觉。

享誉世界的瑞士名表，几乎都无一例外地保留着手工制造的传统，他们依靠的不是现代化的流水线，而是老师傅的一双手。“爱彼”表就在每只表壳背后镌刻制造者的名字，以示对这件作品终生负责。而最尊贵的手表品牌“百达翡丽”流传下来的一款老爷表已经走了200 多个年头，其擒纵轮轴的末端已在红宝石上机械地运转了120 亿次，但时至今日，其运转依然完好如初，精确无比。这才是当之无愧的“计时之宝”。

而陀飞轮中的钛合金正在成为手表中新的奢侈点。陀飞 .结 .由于增加了额外的转动，让发条的能量入不敷出。人们想到了用更轻量的材料来让陀飞轮转得更长久，于是选中了钛合金。钛被称作未来的金属，具有接近钢铁的强度，但是密度只有它的一半。它还兼具抗腐蚀的优点。但是钛合金的加工难度也是出名的大，在钻头和刀具面前特别黏糊。因此，昂贵的造价让很多人迷醉于钛特有的暗灰色金属光泽。

名表煅造着“计算时间的艺术”。尽管论精确程度，再精密的陀飞轮机械表也比不上现代的原子钟，陀飞轮这个小小世界里转动的时光之轮，必将成为镌刻时间的永恒象征。

感谢北京手表厂许耀南大师对本文的帮助

Tips：

陀飞轮的发展

第一代陀飞轮表（Tourbillon）是在1795 年由瑞士制表大师Abraham-Louis Breguet 发明并制成的，由“飞轮旋转框架”和“飞轮固定支架”构件。第一代可分为同轴式（即摆轮的中心和飞轮的中心在同一轴心上）和偏心式（亦称非同轴式，即摆轮的中心和飞轮的中心不在同一轴心上）。

第二代飞行陀飞轮表（Flying Tourbillon）于1930 年左右，由德国制表大师Alferd Helwig 制造成功。它是没有“飞轮固定支架”的陀飞轮怀表。第二代的“摆轮夹板”仍须随飞轮一起旋转，同样分为同轴式和偏心式。

第三代神奇陀飞轮表（Mystery Tourbillon）由中国人矫大羽在1993 年于香港的“天仪轩”首创发明并且亲手制造成功。它没有了“飞轮固定支架”和“飞轮旋转框架”。另外，“摆轮夹板”改变为不随飞轮一起转动，使得飞轮重量减轻了一半以上。

陀飞轮的出现

迄今为止还没有任何一件装置能完全逃开强大的万有引力的影响，成为真正的“孤立系统”，除非在外太空的失重情况下。为了尽可能克服外界影响，钟表走时系统被封装起来，几近于“真空”，减少了一切外界干扰的可能，摩擦力的影响被降低到几乎为零。不过仍无法完全走准。陀飞轮的出现解决了这个问题，宝玑也因此成为制表大师。