中国能发明机械钟的原因：被隐藏的太深，原来西方机械钟源于中国

开元年间，唐朝僧人“一行”设计制造出齿轮带动的水运浑象，附有报时装置，可以测定时间、自动报时，称为"水运浑天"或"开元水运浑天俯视图"。其实，这是模仿天体运行的仪器，于是表现出日升月落、昼夜反复等，到达整点由齿轮带动的木头人敲鼓。

因此，唐僧一行的这个装置，是一个十分巧妙的计时机械，世界上最早的机械时钟装置，是现代机械类钟表的祖先。宋朝之后，苏颂在“一行”的研究基础上，进一步发展了天文钟“水运仪象台”，更开启近代钟表擒纵器的先河。

总之，机械钟肯定是中国的原创发明，西方近代钟表是在中国基础上的改进，并非原创发明。问题是：为何中国人能最先发明出机械钟，而非中国以西，背后历史原因何在？接下来，就谈一谈这个话题，看看宋元之前中国在时间探索方面的历程。

首先，立表测影时代

对于早期人类来说，掌不掌握时间没有特别大的意义，但农业出现后，就必须掌握一定的时间，因为要搞清楚“农时”，这是社会需求。其中，中国四季分明，农时尤为重要，这与很多文明不同。

为了掌握农时，古人做过很多探索，其中最为可靠的是两个：一是夜观天象，比如观察北斗群星、大火星动态，以此来判断季节，斗柄指向与季节相关，见龙在田是大火星春季出现、潜龙勿用是冬季大火星隐而不见；二是立表测影，这是通过白天正午日影长短判断季节，夏至日影最短、冬至日影最长、春秋分一样长。

其中，陶寺遗址考古发现的圭尺，上面标有不同刻度，反映的是日影不同长度，也即对一年时间有了更准确的认识，因此它成了王权的象征，更为重要的是，学者何驽考证认为当时将一年划分为二十个节气。

立表测影对中华文明影响极大，如今手表之表本意就是立表之表，也即周髀算经中的“髀”或“股”；同时，勾股定理就是由立表测影归纳总结而来。随着时代发展，立表测影一方面演化为日晷，晷面两面都有刻度，分为十二时辰；一方面小型化，相当于便携式圭表，江苏仪征出土过“东汉铜圭表”，表高19.2厘米，约为标准形制的1/10。

其次，浑天仪的时代

通过立表测影，古人可以大致测出一年时间，却不能给出更精确的时间（况且立表测影依赖天气，实际操作也容易产生误差）。比如，回归年的长度是365.2422天，后面的0.2422天，靠立表测影肯定测不出来，因此一年无论是365还是366天，百年之后误差就没办法指导农耕了。

由于农业大生产对更精确时间有着迫切的需求，但立表测影无法满足这一需求，怎么办？随着时代不断前进，古人对天文认知也在加深，观测仪器也更加复杂，兼之中国“观象”文化特征，于是春秋战国出现观测天体坐标高度的“浑仪”，战国石申甘德发明模拟天体运行、天象变化的“浑象”，用以演示天体运动，两者统称“浑天仪”。

下图为浑天仪，金属铸成，上有精细刻度，如果历法误差很大，那么某一天体到时就不会与相应刻度吻合，只有历法足够准确，那么才会“合”，有兴趣的可去天文台详观之。

因为天文观测仪器的进步，所以古人观测发现每1461天天象较为准确的重合，即每4年加1天重合，平均下来每年就是365.25天，这就很接近回归年长度了。因为回归年不是整数，因为历法不能有小数，所以必须拉长计算获得相对更准确的时间，所以又有19年7润法，这与西方几个神人肉眼观测然后直接算出截然不同。笔者至今不懂，西方的365.25天，其中怎么得出0.25天的？

西汉时期，大司农耿寿昌“铸铜为象，以测天文”，在“浑象”史上具有重大贡献。东汉张衡站在前人的肩膀上，用漏壶滴出的水发动齿轮，带动浑象绕轴旋转，并使浑象的转动与地球的周日运动相等，可以将天象准确的表示出来。之后，南北朝隋唐都有大量相关研究，为“一行”制造出机械钟奠定了基础。

我们日常所谈论的“时间”，不就是天体运行的“空间”所决定的吗，即空间决定时间，换个星球、那么现在的时间就不成立，所以只要相对准确模拟了天体运行情况，那么就相当于制造出了钟表。当然，其中关键在于对天体运行的“相对准确模拟”，想要做到这一点，就要对天文有深刻的认知，还要有高深而精巧的机械制造水平等。

宋元之际，中国钟表其实得到了进一步发展，比如元朝耶律楚材同时测量了寻斯干城和开封城的月食，其中“同时”就需要准确的计时装置，说明当时已有相对小型化的“钟表”，否则如何做到相隔万里的“同时”？

最后，关于本文话题，还有三点值得一提：

首先，中国能最先发明机械钟，不是一蹴而就的，不是无缘无故的，而是成千上万年天文探索的结果，是长期技术积累的结果。

其次，技术发展往往是由简单到复杂，再由复杂到简单，“一行”的机械钟无疑非常复杂，但宋代苏颂发明的擒纵器，却又为简化机械钟打下了技术基础。

第三，因为蒙古西征、以及元朝重用色目人等，于是包括机械钟在内的中国很多天文知识被西传，最终机械钟的制造技术西传到了欧洲，所以14世纪欧洲才出现早期机械钟。