这个问题很复杂，想必大家小时候都玩过铁皮青蛙吧！给青蛙上发条以后放在地上，青蛙就会跳动。其中有一个细节，不知道大家还记得吗？青蛙的跳动是先快后慢，直到没有能量完全停止。

其实早期的钟表和铁皮青蛙的设计是类似的，里面都是有一卷发条，先将发条上紧，然后让它松开，接着带动齿轮。只不过，钟表最后传输到的地方是指针，而铁皮青蛙传输到的是它的两条腿。和铁皮青蛙一样，按照胡克定律，F=KX，随着发条的松动发条提供的力也会减小。早期的钟表也是先快后慢，误差非常大，一天几十分钟，甚至几个小时都有可能。机械机械仪器能够准确记录时间，让时间有了度量。不得不提到一个人，那就是近代实验科学的奠基者之一伽利略。1583年，在他19岁的一天，他无疑观察到观察到悬在天花板上的挂灯微微晃动。伽利略发现这个挂灯摆动逐渐平息的过程中，每次摆动所用的时间并不改变。这一发现引起了伽利略的思考，回家后，他继续研究，发现并提出了单摆的isochronism等时性。即摆的周期并不取决于摆线上悬挂物的多少，而只取决于摆线长度的平方根。如果不考虑阻力的影响，悬挂在等长线上的一个软木球或一个铅球的摆动规律是相同的。如果使用相同长度的线，就能确定相同的摆动周期，就能准确记录时间。简单一点说，通过使用钟表就能够比较平缓消耗发条的能量，不会出现特别大的波动。伽利略意识到了这一伟大发现的重要性，于是他开始用摆，并应用摆的等时性指示时间。但是在当时科学被宗教压制，他由于从事科学活动遭到了教会的迫害。到1636年，他已经双目失明，还向荷兰政府建议试制摆钟，却没有如愿。1641年伽利略将其钟表概念传给其子Vincenzio，然后他就于1642年去世。Vincenzio于1649年开始建造并不幸地于当年去世，这意味着此项工作永远再无法完成。

幸运的是在1657年在意大利籍伽利略与瑞士籍乔斯特-布基JostBürgi的工作基础上，由荷兰物理学家ChristianHuygens发明了钟摆钟。其建造工作被委派给了荷兰钟表匠萨缪尔-考斯特SamuelCoster。惠更斯第一个将钟摆钟带离实验阶段。1659他完善了钟摆的等时性。惠更斯发现了伽利略实验的一处局限性（周期误差），制造出了摆线式钟摆，无论摆幅多大均能确保摆动周期严格一致，即使在大摆幅的情况下也是如此。1673出版《HorlogiumOscillatorum钟表摆动》，这是惠更斯阐述钟摆钟运行和组装的一部主要著作。这是他在摆和钟表学方面的主要著作。［1］该书被认为是17世纪力学三大著作之一，另两本是伽利略的两种新科学（1638）和牛顿的自然哲学的数学原理（1687）。事情到了这里，就开始了戏剧性的变化。另一位主人公英国物理学家胡克出场了。胡克建立了弹性体变形与力成正比的定律，就是著名的胡克定律。1660年他在实验中发现螺旋弹簧伸长量和所受拉伸力成正比。1676年在他的《关于太阳仪和其他仪器的描述》（ADescriptionofHelioscopesandOtherInstruments）一文中用字谜形式发表这一结果，谜面是ceiiinosssttuv。1678年在他的小册子《势能的恢复——论说明弹跳体能力的弹簧》（LecturesdePotentiaRestituva，orofSpringExplainingthePowerofSpringingBodies）一文中公布了谜底：uttensiosicvis，这句拉丁文的意思是“伸长量和力成正比”。这是关于弹性体胡克定律的最早形式。胡克对万有引力定律的发现起了重要作用，牛顿应用了他的观点，但牛顿却拒绝承认来自胡克。他用显微镜观察软木结构中的“微孔”或“细胞（cell）乃生物学中“细胞”一词的起源。他在1672年发现光的衍射现象，并采用光波理论解释这种现象。胡克制造过各种机械，包括万向接头在内。1666年伦敦大火以后，他在重建城市中设计了一些重要建筑物。风向仪，水平仪等装置的发明权也常常归功于他。可能是胡克实在是太忙了，他发现了弹簧的特性并对此做了大量的研究，但是他却没有做出第一只实物。而是停留在书稿上面。

直到他知道惠更斯在1675年1月30日向法国皇家学会展示了游丝摆轮实物，替代他成为了官方认可的钟表游丝摆轮的发明人。他暴跳如雷并开始了一段和惠更斯旷日持久的游丝发明权的争夺战。惠更斯和上次制作摆钟一样，并没有自己亲自动手，而是委托法国钟表匠IsaacThuret或JacquesThuret制造了世界上第一枚采用游丝的钟表。至此，钟表历史翻开了新的一夜，其后的300多年间，几乎所有的钟表都是采用具有等时性的游丝设计。惠更斯改变了钟表行业，开创了精确性的时代，被称为科学制表之父。通过擒纵系统对发条的输出能量进行平稳消耗，是机械钟表准确走时的关键。擒纵调速系统可以是钟摆，可以是游丝摆轮，在制表历史上面也出现过其他的擒纵调速系统，比如滚珠擒纵调速系统。

虽然，擒纵调速系统在很大程度上面已经解决了发条输出力矩的不均衡，但是为了更加完美地解决，历史上面，一代又一代的制表人还作出了其他的尝试。1。芝麻链恒动力装置芝麻链装置的名称“fusée”为法语，源自拉丁语fusata，意为绕满线的纺锤。其基本原理是：通过连接发条盒的链条在锥形宝塔轮粗细不等的两端间的运动，来抵消因发条输出力矩前后不均而导致的走时不准的问题。1490年，莱奥纳多·达·芬奇（LeonardoDaVinci）就已在他的机械装置中绘制出了这一机构原理的草图。

芝麻链的链条就像直行车的链条一样，只是尺寸变得非常非常小，加工装配难度系数非常大，在日常使用中，如果上弦方向错误，就会扯断这根纤细的链条。再加上，芝麻链非常占空间，所以现代手表很少见到这个装置。如果使用这样装置的现代表会很贵，老的怀表相对便宜很多。下图的这枚宝玑芝麻链恒动力陀飞轮价格100w人民币左右。宝玑LaTraditionTourbillon，当代手表集大成者。天才莱昂纳多·达·芬奇LeonardoDaVinci的芝麻链设计提供恒动力，制表大师亚伯拉罕-路易·宝玑Abraham-LouisBreguet的陀飞轮装置抵消地心引力。新兴材料也融入传统机械之中，配有钛制摆轮和硅质宝玑游丝。

2。擒纵系统恒动力装置恒动力的实现有两个方案，一个是在轮系实现，代表就是芝麻链，通过均力圆锥轮利用杠杆原理，改变了力臂进而改变力矩，因此实现发条能量的稳定输出。一个是在擒纵系统实现，将轮系传来的力量提前进行处理，再传输给擒纵系统，这样就能保证精度！这一枚LANG&HEYNE就是采用擒纵系统恒动力方案，简单点说，在擒纵轮上面加载了一个"卡放装置"，相当于又一个"擒纵系统"。能量传导来，附加的弹簧游丝吸收能量收缩，然后由于金属弹性又将力量释放，由于还有一个附加的擒纵叉控制，所以输出的能量就变得平稳。再将平稳的力量输送给真正的走时擒纵。这枚恒动力大三针机芯采用最传统的德国修饰，黄金螺丝摆轮，宝玑游丝，鹅颈微调，钢轮太阳纹打磨，蓝钢螺丝，黄金套筒，鎏金夹板，陶瓷盘面，路易花针，摆轮盖石还是一枚钻石。恒动力游丝5秒钟一个周期，每5秒钟就会发出额外一声悦耳的滴答声。

3。限位钉1583年，伽利略发现了钟摆的等时性，并提出应用于钟表，指：钟摆来回摆动的一个周期和摆锤的质量无关，也和摆幅无关，只和摆线长短有关。但惠更斯发现在大摆幅的情况下，摆动周期有变。惠更斯发明了在钟摆两侧（图二）加装C型弹簧板，让其最大幅度限制在一定范围内，以保证钟摆的等时性。

在钟上面就是使用c型挡板，在表上面就是使用限位钉。但是限位钉只在力矩大的时候起作用，将擒纵叉的最大摆动幅度限制在一定的角度内，进而限定传输给游丝摆轮的最大能量。对力矩小的时候，不起任何作用。

4。特殊的轮系设定限位钉的作用是控制发条输出力矩不超过某一个最大限度，而还有一种通过特殊的轮系设定，让发条在将要释放完毕。力矩处于接近衰减完毕的时候直接让手表停止运行，不让机芯运动处于一个不良好的状态。打个比喻，限位钉就是限制高血压的人参加运动，特殊轮系就是不让低血压的人参加运动。限位钉是强制限制高血压病人的最高血压，将血压压到一个设定的水平并让其一直运动。而特殊轮系，则是让低血压病人直接不运动，让他一边呆着去。这枚工程师腕表搭载了IWC50000型机芯，在著名的啄木鸟上链系统帮助下，自动陀旋转1960次后就能实现高达7天的动力储存。为了达到如此长的储蓄，发条足足有850mm，厚度只有0。14mm。长动力机芯并不只是在发条上面做文章，通过设计这表会在168小时后暂停机芯运行，确保等时性，保证走时精度。

5。自动手表自动手表比手动手表要准一些。发条盘里面的发条收缩，然后不断扩大，释放能量给游丝摆轮调速系统。可是普通手动机芯的发条力矩是先大后小，有一个衰减过程，这会影响手表走时，这就叫等时性误差。举例：一块手表在刚上好链的时候，发条力矩大，同一位置瞬间误差在5秒，过了24小时后，发条的力量减少，同一位置瞬间误差就达到25秒。20秒，就是这块表的等时差。普通手表不对这点误差进行调整，而高端手表或长动力手表会添加“恒动力”系统，用以平稳发条盘传输出来的力量。然后自动手表具有防“过上链”设计，当自动手表上链满额的时候，自动陀再给发条上链，发条会在发条盘里面滑动，不会再“收缩”。当发条扩大了一点，释放了一点能量，自动陀再转动上链，发条就不会滑动，而是会收缩储蓄能量。这样，自动手表的发条就能一直保持“上紧”，这样提供的能量就比较一致，输出力矩平稳。手表的走时就更稳定，误差小。