精準計時的製錶工藝

在生活中我們常常利用手錶看時間，那麼一支手錶是如何利用規律震動，轉換成我們理解的時、分、秒？手機的出世，手錶還會被需要嗎？因此，我想了解手錶背後的運作原理與自身的價值。

首先討論手錶的種類，分為機械錶與石英錶，機械表的運作來源是機芯上的發條，發條收縮時會蓄積能量，逐漸鬆弛時會釋放能量，透過變速裝置，進行齒輪系統，進行指針或其他功能的運行。發條儲存能量方式分為自動上鏈以及手動上鏈，自動上鏈利用手腕翻轉，裡面的自動盤會進行旋轉，轉為發條運作的能量;手動上鏈為自己要轉動錶冠，為發條蓄積能量。為了防止發條的能量一下釋放完，擒縱系統（擺輪與馬叉）會進行動力鎖住與開放，進行規律擺動，使齒輪組進行規律性一格一格轉動，平常聽到的“滴答”生也是透過擒縱系統產生的。

石英錶是利用自身的電池進行運作，電池利用自身的電力對石英進行壓電反應，壓電反應使石英進行高頻率震動並傳到晶片，使手錶進行運作。

一般石英錶的頻率是32768赫茲，石英錶內部的微型電路板只看得懂電腦的二進位法，每經過一個電路，頻率會除以2，這樣的方式是最簡單也是最省電的。那麼為什麼現在頻率是以32768赫茲為主？

因為32768是2^15，所以只要15次除以2，就是1秒鐘。而且人類的聽力範圍是20Hz~20000Hz，32768Hz超出範圍，不會製造噪音。若頻率太低，石英體積需要很大，可以類比成大提琴與小提琴，大提琴為了拉出低頻率的音調，體積需要大型;小提琴為了拉出高頻率音調，體積需要小型。若頻率太高，所需能量越高，消耗電池速率越快。

壓電反應有分正壓電反應與逆壓電反應，正壓電反應是外力施壓在石英上，石英內部的正負電荷中心偏移，產生電位差; 逆壓電反應是電力施壓在石英，因電場作用，使內部正負電荷被兩端的力量吸引，產生形變。

因此，我開始思考：「如果從有重力的地方換成外太空，時間還會準確嗎？」

我的想法是不會改變，石英手錶的壓電反應由電力驅使，電子不受真空影響，所以我覺得時間無法受環境影響。根據皮耶·居禮（Pierre Curie）與雅克·居禮（Jacques Curie）兄弟，他們發現壓電反應，並提出石英震動是透過分子間的作用力，也就是電磁力。物理學雖證明電磁力大於重力，但不代表重力不影響手錶運行。除了力以外，還有什麼在真空的因素可以影響時間準確性？

例如：溫度，因手錶內部主要成分是金屬，金屬的體積會熱脹冷縮，所以可能造成時間的不準確。

那麼手錶的複雜程度可以使時間越來越精準，還是只是為了展現自身工藝程度？根據現代高級鐘錶界（Haute Horlogerie）提出手錶複雜程度不是為了使時間越來越精準，因為太多裝置會過度消耗發條力量，且功能越多、零件越多，會增加手錶內部機芯齒輪的摩擦力，有可能降低時間準確性。但各種大小的齒輪在同一個環境裡，互相輔助旋轉，不僅能看到機械學的美麗之處，也能感受到錶匠的工藝小巧思。

另外一個探討點是手錶的價值，手機現在是人人都有的物品，手機也能看時間，不會因為變速裝置故障或需要自己手動上鏈等，那麼手錶現在真的沒有意義存在於機械科技上了嗎？

目前很多人仍然願意買手錶的部分原因是它滿足了人們的物質慾望，人們能透過手錶的機械與功能的精細程度代表身份地位，雖然手機能準確地得知時間，但手錶卻有手機本身沒有的氣質，優雅以及代表幾百年的技術傳承。

原本我以為手錶目的只是為了得到準確時間，經過這次的研究，我意識到「精確」只是手錶的一部分，手機也能提供準確的時間，但手錶仍被保留，說明一件工具的價值不存在於功能，也可能是存在於有多少人願意把一件工具做得更極致。

今天我重新理解「手錶」的基本運作原理以及價值。雖然現在是數位十分便利的時代，只要看電腦、手機等都能看到準確的時間，但手錶蘊含古人的智慧結晶、獨特技術與歷史，早已成為機械工業的代表。