第十一章鐘擺循環(huán)
茅庚目前只想到重錘式掛鐘,這年頭彈簧不知道有沒有,發(fā)條應該是沒有的,那蓄能裝置就用懸掛的重錘好了,擒縱機構就用最簡單的單擺式擒縱機構。事實上,1350年出現(xiàn)的時鐘就是重錘單擺式時鐘。
這其中單擺式擒縱機構是這種時鐘的核心機構,但是自己明白其中的原理,完全可以通過畫圖設計、圖上模擬,以及通過反復試驗搞出實用的擒縱機構。
單擺原理是后世每一個高中生都學過的,實在是最基本的物理原理。茅庚前世在八十年代還經(jīng)常見到鐘擺式座鐘或者掛鐘,反正上中學的時候講到單擺老師就以鐘擺式時鐘為例,老師在臺上講:真空中單擺會一直循環(huán)往復地擺下去,每一次擺動的時間都絕對相等。
當然不加外力可以永遠擺下去的單擺只是存在理想中,因為現(xiàn)實既不是真空,也不可能是零摩擦。在這一點上,物理老師分明是揭示過理想和現(xiàn)實是有很大的差距的,但是作為學生,前世的茅庚,并沒有因此認識到現(xiàn)實的嚴酷。直到理想在現(xiàn)實中一次次碰壁,茅庚這才感覺人生真的便如單擺,擺過來擺過去的就是這么點意義——區(qū)別只在于有人擺得高有人擺得低而已??墒?,現(xiàn)實中人生這個擺,你還得不斷克服無所不在的阻力,才能繼續(xù)擺下去。
好吧!鐘擺式時鐘的原理就那么簡單!所謂鐘擺式擒縱機構,最重要的就是兩個構件,一個是輪緣上帶有一圈等距排列的的尖齒的擒縱輪,一個就是帶左右鉤齒的擒縱鉤。簡單地說吧,儲能裝置——最原始的就是不斷下降釋放勢能的重錘——將驅(qū)動力傳到擒縱輪,擒縱輪獲得驅(qū)動力之后,第一時間就要轉(zhuǎn)動,但是由鐘擺帶動的擒縱鉤通過左右兩個鉤齒給擒縱輪的轉(zhuǎn)動設定了一個限制,就是鐘擺每擺動一次,右側的鉤齒就釋放一格擒縱輪尖齒,讓輪子轉(zhuǎn)動一格——這叫縱——可以理解為踩油門的意思,轉(zhuǎn)動一格之后,左側的鉤齒隨即卡住擒縱輪的另一個尖齒使得擒縱輪停下——這叫擒——可以理解為踩剎車的意思。直到鐘擺再擺一次,再又重復一縱一擒,如此循環(huán)往復。
反正在擒縱鉤一縱一擒之下,擒縱輪始終不能連續(xù)旋轉(zhuǎn),而只能是間歇性轉(zhuǎn)動,鐘擺每擺一次,擒縱輪轉(zhuǎn)動一格。理論上鐘擺每擺一個來回時間都是一致的,因此理論上每次轉(zhuǎn)動的間歇時間也是相等的,于是便具備了計時功能。
開過自動波小車的人可以想象一下,你只要掛上自動檔,不加油門小車也有怠速,不踩剎車小車就會前進。然后你間歇性的放開一下剎車,再踩一下剎車,這樣一放一剎,體驗一下一縱一擒的感覺,你大約就能體會機械鐘表的擒縱機構是怎么回事了。
單擺式時鐘利用的是單擺往復擺動時間相等的原理,來實現(xiàn)每一次擒縱時間耗時相等,進化后的機械鐘表用的則是游絲式擒縱機構,這一來體積便可以大幅縮小。
單擺式擒縱機構另一個設計奧妙處,就是擒縱輪還得通過擒縱輪尖齒將驅(qū)動力傳給鐘擺,使得鐘擺能夠始終維持擺幅,循環(huán)才能一直繼續(xù)。
只要這個擒縱機構搞出來,其他就都是一些輔助機構,什么齒輪棘輪之類的,也就不再有多大難度,對于茅庚來說,那些只是多一點工作量而已。
這兩天,茅庚就開始根據(jù)零散的記憶在畫圖。事實上,只有原理記得不差,實用的鐘擺擒縱機構的構造是無法靠記憶復原的,只有根據(jù)原理重新設計一遍。設計當然不輕松,要在圖上模擬運動軌跡,還有鉤齒和尖齒的相互作用力分析,以此設計出運動軌跡和相互作用力均能滿足鐘擺擒縱要求的結構,也不是一時半時就能完成的。
相對而言,蘇頌搞的那個水運儀像臺在設計上就容易實現(xiàn)多了,水運儀像臺號稱是史上第一個使用擒縱機構計時的設備,傳說中,水運儀一擒一縱的時間間隔是通過注滿固定容積的水桶而確定的。只要給水運儀水桶注水的水源其水面高度不發(fā)生改變,注滿水桶的時間就是個恒值,注滿一桶水之后,帶動水運儀計時機構做一次間歇運動——這是“縱”,然后有相應的剎車機構使之及時停住——這是“擒”,這個注滿的水桶隨即倒空,就這樣完成一個擒縱周期。等下一個水桶再注滿水,又開始下一個擒縱周期,如此循環(huán)往復,以實現(xiàn)計時功能。
這是在宋時,蘇頌的智慧可謂獨步一時,設計制造出那個載入史冊的水運儀象臺,足以讓后世仰望。
蘇頌是慶歷二年的進士,歷任刑部尚書、吏部尚書,晚年入閣拜相,在王老夫子眼中那是神一樣的存在,蘇頌關于水運儀象臺的《新儀象法要》那更是王老夫子一介人心目中的神作。然而,茅家小子輕飄飄一句話,就說蘇頌那水運儀象臺失之于體積龐大,根據(jù)師命更是號稱要在一年之內(nèi)造一個書匣大小的計時機關。在這艘船上不存在甚么保密性,這個帶有震撼性的重磅消息隨即就傳到了王老夫子兄弟那里。
兄弟兩個于是私下合計起來。
王老夫子說道:
“你覺得這茅家小哥是不是有些過于狂妄?像超越有如天人般的蘇頌這種大話,他都居然敢說!”
王先生心中揣揣,自己僅僅憑著茅家和文家小子的一面之言,就信了人家,巴巴的去往新化。心中的擔心卻是一路都沒有放下,聞言心下更為猶疑,故而道:
“難道,這茅庚根本就是一個騙子!”
王老先生卻又搖頭,說道:
“像,又不像!說像騙子,那是因為蘇頌當年費時三年多時間,這才造出水運儀象臺,茅家小子竟然吹噓說要在一年之內(nèi)造出超越水運儀象臺的神器!這事絕無可能。說不像騙子,那是因為他教沁言沁吟唱李煜的《虞美人》,自己唱走調(diào),還要說學的人走調(diào),那必是學自他人無疑,可惜此人悟性太差,學了個非驢非馬。以此事觀之,茅家小子有一個高明的師尊當屬不假?!?br/>
聽兄長這么一說,王先生心底里本就一百個不愿意看到茅庚是騙子,兄長現(xiàn)在既然說到茅庚有一個高明的師尊不假,而根據(jù)邏輯推理,沒曲譜又走調(diào)只能說明茅庚自己不是譜曲者,存在一個高明的師尊才是合理的解釋。
師尊存在就好,王先生于是馬上接口說:
“正是,要說那曲調(diào),原也是妙的,偏偏茅家小子沒學到家,在這里貽笑大方。不料沁吟從他唱走調(diào)的曲調(diào)中倒是悟到了原曲的一些妙處,正可見他師尊確是十分高明。”
王老夫子點點頭,撫須說道:
“嗯,我倒是猜,茅家小子的師尊和師伯或許各有所工,或許他師伯工于填詞,教出來的辛棄疾便是詞壇大家,而茅家小子的師尊或許是工于譜曲,然而茅家小子資質(zhì)有限,無緣傳承師尊的譜曲功夫。他師尊的一曲好調(diào)到了他口中便四處跑調(diào),真是又可惜,又可笑!”
王先生此時心情為之一寬。兄長的推測,其實是認定茅家小子的師門之事不虛,因此順勢也將自己的推測說了出來:
“我聽兄長曾經(jīng)說過,說各人天份不同,這茅家小子的天份也許不在音律上,你看他口齒都不甚利落,可想而知在口才音律方面是沒有甚么天份的。不過看他教小哥兒,在算學方面卻甚是高明,或者還在機關器械方面有一些特別的才具,也有可能?!?br/>
王老夫子人雖耿介,不過一生閱人無數(shù),見識還是有的,天下人天份不盡相同,這個當然是沒有錯的。王老夫子又想起當時考小哥兒之事,當下說道:
“又說回來了,茅家小哥當日考小哥兒,從一加到一百這個題目,就算用紙筆來算,只怕也得半炷香的功夫吧,然則按照茅家小哥的竅門,連一盞茶的功夫都不用。如此說來,或許他師門真的是極其高明,甚而真的能超越蘇頌,做出機巧的機關器具,亦未可知。”
兩人小聲交流良久,最后得出一致結論,這茅家小哥的師門來歷不凡,茅家小哥短于口耳之才,卻長于機關與算學,學識還是有的。
自此之后,茅庚受尊敬的程度便有所提升,連王沁琴那樣的刁蠻女也要稱呼一聲“茅先生”,這讓茅庚感覺有些揚眉吐氣。不過沁言和沁吟也叫茅先生,茅庚就感到有些別扭,感覺還是以前叫自己茅哥兒的時候,不顯得那么生份。
一行人自水路經(jīng)洞庭,過長沙,直抵湘潭洛口。在洛口轉(zhuǎn)走陸路,五天之后就到了新化縣縣治所在的上梅鎮(zhèn)。
卻說到了臨時安置之地,將一眾人安頓下來之后,只有當?shù)氐牟钊税才攀乘蕖⒕S持秩序。兩位從楚州過來的公差便同那那張小哥二人一同去見郭主簿。
那張小哥本就是前兩年從山東遷來新化的歸正人,曾經(jīng)跟其叔學了一段時間評話,字雖然不識得幾個,卻好在記心極好,這時代說評話原是要背得滾瓜爛熟,不存在上臺再看評話稿子一說。正是因為張小哥的口才了得,這才在新化這邊當上了差人,主要職責便是招攬漢人落戶新化。
新化這里,自熙寧年間歸化已過百年,至今已是漢人和瑤人、侗人、土家人混居局面,不過漢人還是偏少,新化歷年來都在吸納漢人落戶。只是有一個蠻夷之地的名聲擺在那里,許多人都視為畏途,因此來此落戶的實在寥寥。
偏偏去年發(fā)生了一起瑤人和漢人的大規(guī)模械斗,起因是爭奪一處石炭礦脈,瑤人和漢人一個不合,雙方各出動數(shù)百人大打出手,最終瑤人占了上風,漢人死傷了上百人。自此之后,那里方圓十里的漢人便全數(shù)遷往桂陽冶礦采銀去了。
如此一來,愿意遷入的漢人更是寥寥。
不得已,郭主簿只有祭出新招,重點招納歸正的漢人落戶,并派張小哥這種口才出眾的人到邊路宣傳,想方設法與當?shù)毓俑浜险袛?。此招一出,果然大有成效?br/>
郭主簿聽了匯報,一聽本縣又可以增添一百多漢人戶口,內(nèi)中還有知書達理之人,心中好不高興。然后,郭主簿打開林主簿的信函,看了起來。
這一看不要緊,郭主簿看到了茅庚和文元的名字,信中提示,這兩人有些來歷不明,須得小心防范。
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