大唐之理工天下第3部分阅读（1/2）

极星的高度，就可以精确的测量纬度到十分度游标经纬仪的精度范围内（01度，等于6分）。

有了这一批游标卡尺，李志有希望在工匠的帮助下，尽快制作一批摆钟，并且逐渐提高精度。如果把航海钟能提前造出来，人类的大航海时代，就真正的要来临了。

更不用说，他还会在船上装上蒸汽机！——想一想都让人兴奋的浑身发抖哇！

提前一千多年的蒸汽时代！这堪比神话一样的功绩啊！

但现在他手头的力量还很有限，人才！金钱！（因为仍有战事和灾荒，唐初政府并不宽裕）

总之，让李志亲自培训的都是重点人才，以后都是某一个学科的专业带头人。当官什么的许诺，对他们都太不实际了。对所学超越了前辈的裴元朗而言，重新测绘整个中国，乃至整个世界的地图，恐怕才是他这辈子最想干的事情！

科学家的志向，可不是凡俗能动摇的！

裴元朗带领的测绘小组不出十日便熟悉了经纬仪的使用，因此李志给他们的任务便是测绘博陵郡治下主道路附近地形图以及唐县的铜铁产地附近地形图，方便日后的高炉转炉生产线的工厂选址。他自己却又来临了一个大麻烦。

李志从军营练刀回来，老远就看到了王语嫣的撅的高高的殷桃小嘴。

“殿下，崔家有一位姑娘要见你。她还自称是家长许下的亲事，臣妾也不知道有没有这回事……”

“哦？有这事？啊哈哈哈”李志心里确实肠子都毁青了。不仅倒贴钱，送了一套花了半个多月才做出的显微镜，还找来一个大麻烦！

“民女见过太子殿下！”

不待王语嫣再说什么，崔英就从旁走出，施施然行了一个福礼。可是，面对这两个人脸上的乌云阵阵，李志背后的冷汗搜搜的就出来了。

不过呢，他也感到一阵庆幸。这两个纯天然的娇憨女子，果然不知斗争的进退之道，心事可不都在脸上写着吗！

这里插播一句，中国古代有几种礼节，男子行礼有三种，握手，拱手，和鞠躬。跪礼是元朝统治者为了愚昧汉族的自尊而新创的礼节。比如唐朝，臣子见皇帝，也并不跪，而是行拱手礼。

握手则是平辈亲近之人的礼节。鞠躬则是晚辈向长辈致礼或者用于庄重的礼仪场合。鞠躬是中国有史书记载的最古老的礼节形式。

女子则专门有福礼，也就是低头，微蹲。这样的礼节和西方女子的礼节也是相似的。

可恨的是，自从元清的奴化统治以来，跪礼的滥行让这个民族都失去的尊严，沦为印度一般的低等公民心态，这是何等的可悲。

李志不敢多想，还是赶紧打法眼前的这两个女子要紧。

“啊！！崔英！是你啊，你今日怎么穿的是女装！”

李志笑的像一朵菊花，只是为了掩饰他心虚的眼神。“这个，真没有想到。语嫣，我真的当时只是开玩笑啦！没想到他老爹。。。额，崔大人还真有个！唉我不是这个意思。老婆来坐，给你揉揉肩。”

虽然王语嫣不是河东狮，但是李志后世练的的城墙脸皮发挥了重大的作用。二女一时间完全没有想到李志竟然会这么对待自己的王妃。

“崔英姑娘。我想你父亲大人讨你过来，可是另有目的的。你知道那显微镜的制造，需要多少材料，多少成本吗？因此，我送你家大人显微镜，自然是要收点成本。叫你来，便是为了教授你显微镜的维修保养，以及给我作为助手，制作计时钟表。”

因为没有办法继续让二女很生气的方面的话题，因此崔英的注意力很正常的就被转移了。

“太子所言，是不是日晷或是水漏？”

在明代以前，人们常用的计时工具，就正式日晷和水漏。这样的计时工具，倒也能够勉强用于生活日常。但是缺陷也很明显。便是日晷只能计白天有光的时候的时辰，而水漏则很不精确。

因此，李志在制作出有简单齿轮组的显微镜微动机构以后，决定再制作一个简单的摆钟，使用单摆作为简谐振动器，重锤作为发条动力源。

摆钟的制作技术，是很简单的。所需要的材料更是容易。钟座使用木材，齿轮组使用黄铜即可。在精确性上，摆钟的精确的因素主要是摆的长度，在那个时代的工艺限制下，只要选取合适的材料，便能制作出足够精确的摆钟，而唯一的问题，只是在于准确时长的调校。

李志简单的说了一下需要制作的神奇物件，二女的脸色就完全好转了，王语嫣和崔英甚至相视一笑，王语嫣甚至说“官人，倘若是这么神奇，我也要学。”

李志重重的拍了一下自己的额头。

单摆在摆角小于5度时，拥有等时性。摆的周期等于两倍密率（圆周率）乘以（长度比重力加速度的开平方）。

当然，李志没有办法详细解释这个公式的由来，二阶微分方程……这个，还是慢慢来吧。毕竟二女也没有相应的算学知识。

虽然这个公式没有办法解释来源，但是，这个公式在现在的时代，是可以计算的。

祖冲之在一百多年前的东晋朝，已经推算出了足够精确的密率，也就是圆周率，为31415926

而《九章算术》，也记载有非常精确的平方根的计算方法，有兴趣的同学可以自己搜，如果用文字描述，真的是太蛋疼。

李志也是来到这里，问了太史丞李淳风才知道，他就会手算平方根。不止他会算，大唐朝凡是精读算经九章算术的，都尼玛的会算平方根。

李志不禁哀叹。虽然自己胸有神机，但是在一千年前，也在理工科上，当不得老大。即便如此，就让你们这帮牛人，变得更牛吧！

所以，李志如果要做一个周期为3秒的摆，长度应该是多少呢？

会算学的崔英根据公式，使用算筹，取重力加速度为981，密率为31416，不出5分钟，就给出了答案。

长度应该是22364米，合七尺六寸零分6毫到7毫之间。

根据李志希望的误差，如果能够达到每天1秒的话，那误差率就是1/86400，因为时间的平方对应着摆长的一次方，这意味着摆的误差不能超过8804乘以10的－5次方的平方根。这是一个大大超过了他的加工精度的数字。

所以，他只能先制造出这个摆臂，然后通过改变摆锤的重心，微调钟表的精度。

附带说一句，陶瓷的线膨胀密度是3x10－6次方，也就是说，温度带来摆长的变化，会带来它的平方根，也就是千分之17的误差率，大大超过了每天一秒的误差率。

第十节第一台摆钟

事实上，初期的摆钟的误差达到了每天20秒，根本不实用。只有在后期使用热互补偿金属作为摆臂后得以稍稍改良。最后的解决方案来自1759年哈里森改变了钟表依靠摆的历史，换用了机械游丝作为简谐振子，才得以解决。

关于这个传奇般的钟表的出现以及其作用，以后还会提到。

现在李志只是先要把摆钟做出来，精确率什么的，先……不管了。

摆的长度确定了，然后需要在摆臂的某一个位置，安装一个擒纵叉。这个叉子样子不太像一个叉子，反像一个只有最两边齿的猪八戒的大钉耙。而且这两个齿的形状也不一样，它们的功能一个是勾住齿轮，叫出瓦，一个是顶住齿轮，叫进瓦。这个叉子的中间联这一个轴，使叉子和齿轮的关系是这样的，摆让擒纵叉摆到出瓦的位置时，出瓦抬起，把勾住的齿轮的一齿送走，同时进瓦下落，把新进来的齿轮的齿顶住。然后随着摆回复到另一端的位置，出瓦慢慢下落，回到勾住齿轮齿的位置，而进瓦则慢慢抬起，让它顶住的齿滚进来两齿之间的位置。

这就是一种简单擒纵叉的结构和运行。李志靠嘴说的时候，二女还迷迷糊糊，等到逐渐用铜片挫出实物，实际演示以后，二女的眼神变得看到神迹一样。

“夫君，这可真是巧夺天工，神鬼之能啊。”王语嫣紧紧的抱着这个半成品不肯放手。

崔英更是不堪，完全忘记了淑女的仪态，一脸痴呆的看着滴滴答答行走的擒纵叉，口水都要滴下来了。

李志觉得好生扫兴“去去去，今天先到这里，赶紧安排好生活，明天接着干！”

三人草草吃了饭，第二日继续剩下的结构的制作。

因为设计的摆的周期是3秒，因此一个齿对应的周期也是3秒，所以这个对着擒纵叉齿轮的齿数，是20个。然后它同轴带有的小齿轮，一周作了6个齿，对应啮合的大齿轮便是分针，按照一比六十的传动比传动，这个比较大的传动比，不得不使用了一个一比十和一个一比六的齿轮串联。还好时针就好做了，比率是一比十二。秒针，时针，分针之间，都仅用一个传动齿轮。在用两个铜片和硬木制成的托架上钻孔，把这些齿轮安装好，接上指针。

对了，还差了动力。动力选用的是重锤带动的动力，在一个粗齿轮上挂上铁链串的两个重锤，然后经过几个加速齿轮，带上秒针的驱动端。一切组装完毕，指针就每15秒一格的走动起来。

“好了，成功了！”李志宣布摆钟项目有了一个良好的开始。

二女更是如同得到新玩具的小孩，开心的不得了。

摆钟在真实的历史中不是中国人发明的，但仍然是有可能是中国发明的。北宋年间的水力浑天仪，便使用了擒纵机构的原理。只是这个擒纵机构的等时性，仍然是使用水的流速恒定时，填满水斗以后带动机括使擒纵机构行走的。只能说虽然古人有非常聪明的设计的头脑，但仍然错过了很多重要发现的机会。

摆钟在此时最重要的作用，第一是树立皇家制作的威望，能推出跨时代精巧的机械作品。第二则是敛财手段。唐朝中期人民富足，非常追求奢华和稀奇古怪之事，因此，李志打算皇家作坊全面开展各种类型摆钟的制作，除却皇家少量使用和封赏以外，全部按月投放市场，价高者标。甚至李志把专营商铺开在东市和西式的商业计划都想好了。

那将是大唐第一个连锁百货商场，拥有拍卖场，精品店，服装店，小吃摊，图书和其他小商品的综合商铺。名字就叫新天地。（是不是有地名躺枪了），计划在东市和西市各开一家，发挥皇家可以使用驿道物流的优势。将来还要在富足的东都洛阳和江南的建康开业。

当然，摆钟是容易被仿制的，李志的首要任务，就是培养起一批专业高效的钟表制作师，他们将拥有统一的，专门的工具，统一的度量衡标尺，并且使用流水线工序，在统一标准下生产。

李志有信心，哪怕被仿造，他名下的摆钟，也是制作最精确，利润最高的。

在工匠吸收消化摆钟的简单原理以后，再让他们仿制报时系统，八音盒，甚至布谷鸟钟的运动玩具小人，就有了人才基础。

不断推陈出新的自鸣钟艺术，足以掏空唐朝人的腰包。于是，李志的充满了贪婪的眼光，就看向了崔英。

“崔小娘子，以后你是我东宫的执事，专司摆钟的工匠的培训，摆钟的生产。以后设计更多的大小型号的摆钟。我会安排专人负责帐目。”

“殿下，我可是女子，怎可当执事？”

“你的意思，便是女人做不了了？”李志看她颇有踌躇，便忍不住激上一激。

“殿下可不要轻看女子。民女必将不辱使命。”说完了又是一个福礼。

李志拱手回礼，然后说“摆钟此事尚未了结。为了让摆钟走时准确，我们还需要用太阳日调校一番。”

按照天文学的定义，24小时，指的是每一个太阳日的长度。

但其实，人们在很长的一段时间内，没法认识到每天的长度并不相同这个事实。因为在钟表发明以前，地球人唯一对时方法，便是通过日晷。当太阳两次经过天中最高的时间，称为视太阳日。而一年的这个太阳日的平均时间，则是平太阳日。

地球因为在自己的公转轨道上，是顺进的，也就是自转和公转是一个方向。因此，24小时也就是定义的一个平太阳日的时间，并不是自转360度的时间，而是自转360度59分。差不多是361度。（是不是某品牌躺枪）

考虑到地球的公转轨道并不是均匀的，而是有近地点和远地点，还要考虑月球的摄动。因此，视觉太阳日，也就是每一天太阳转360度的时间，是不相同的，它和24小时有一定的时差。按照2000年的数据，这个时差在2月11日最小，意思是视太阳日比平太阳日（也就是标准24小时）长14分15秒，然后在4月15日达到零点，也就是这一天的视太阳日是准确等于24小时的。然后在5月14日，视太阳日到达一个最大点，比24小时短3分41秒。然后视太阳日继续变长，在7月26日为慢6分30秒，9月1日回到零点，11月3日到快16分25秒，然后在12月25日回到零点。

可以看出，这个时差最大和最小，查了半个小时还多！

可想而知如果单凭太阳对时，造成的误差可是多么大了。加上钟表的误差，航海员对经度的确定，可见模糊到了一个什么程度。

如果只按照北纬30度上的经度来计算，差30分钟的话意味着相差多远的距离呢？

赤道上的1经度等于110千米，而北纬30度上一经度等于110千米乘以30度的余弦也就是……0866，一经度就等于95公里。

一小时对应的是360/24等于15度的经度，所以误差30分钟，距离就意味着差了714公里！这是什么概念呢？就是你可能在山东青岛，也可能在韩国！那还定位个屁呀！

当然，这个均时差是全球适用的。如果使用季节和时间观测好的星图纪录，可以抵消掉均时差的影响。因此，哈里森的h4型精确度达到每天006秒的航海钟，也必须结合航海星图才能准确的定位经度。

不是钟表不准时，而是太阳不准时啊！

小问题北京的经度是东经116度24分，那么北京时区的时间，是北京的当地时间吗？

第十一节 马钧后人

马钧是三国时期魏国的机械专家，他的成就有改革丝绫机，发明了翻车，改革了转轮式发石机，他还会做指南车并且做水转百戏。水转百戏是个什么东西呢，总之比德国著名的布谷鸟钟或者别的什么自鸣钟的会动的小人的机关不会差就是了。

崔英的工作就是，一边每天用摆钟记录视太阳日的长度，并用平均时间来推算钟表的误差。一边探访马钧的后人。按照李志的话讲“虽然你们跟我学会了摆钟，但要是真做起机关来，十个你们也不够马钧看的！”

这绝对不是虚言。掌握了机关术的心眼，做起事情来的发明家，战斗力是非常恐怖的。

李志自己知道没那个本事，做出摆钟，就已经可以了。自鸣钟和更加精巧的机关，他应该求助于这个时代的真正的高人。毕竟，李志没有兴趣专美这些技术。这些技术，本来就是他要给这个时代，他本来的祖先的馈赠。

有了一个强大的，智慧的，文明的祖先，才有幸福的子子孙孙。

只有一时之勇的武力文明，到现在哪个混的好的？