寶璣遊絲為什麼誤差小？

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由歷史說開吧

胡克建立了彈性體變形與力成正比的定律，就是著名的胡克定律。1660年他在實驗中發現螺旋彈簧伸長量和所受拉伸力成正比。1676年在他的《關於太陽儀和其他儀器的描述》（A Description of Helioscopes and Other Instruments）一文中用字謎形式發表這一結果，謎面是ceiiinosssttuv。1678年在他的小冊子《勢能的恢復——論說明彈跳體能力的彈簧》（Lectures de Potentia Restituva, or of Spring Explaining the Power of Springing Bodies）一文中公布了謎底：ut tensio sic vis,這句拉丁文的意思是「伸長量和力成正比」。這是關於彈性體胡克定律的最早形式。胡克對萬有引力定律的發現起了重要作用，牛頓應用了他的觀點，但牛頓卻拒絕承認來自胡克。風向儀，水平儀等裝置的發明權也常常歸功於他。可能是胡克實在是太忙了，他發現了彈簧的特性並對此做了大量的研究，但是他卻沒有做出第一隻實物。而是停留在書稿上面。直到他知道惠更斯在1675年1月30日向法國皇家學會展示了遊絲擺輪實物，替代他成為了官方認可的鐘錶遊絲擺輪的發明人。他暴跳如雷並開始了一段和惠更斯曠日持久的遊絲發明權的爭奪戰。惠更斯和上次製作擺鐘一樣，並沒有自己親自動手，而是委託法國鐘錶匠IsaacThuret或 Jacques Thuret製造了世界上第一枚採用遊絲的鐘錶。至此，鐘錶歷史翻開了新的一夜，其後的300多年間，幾乎所有的鐘錶都是採用具有等時性的遊絲設計。惠更斯改變了鐘錶行業，開創了精確性的時代，被稱為科學製表之父。

遊絲就是一圈金屬絲，它按照阿基米德螺線製成，阿基米德螺線（阿基米德曲線），亦稱「等速螺線」。當一點P沿動射線OP以等速率運動的同時，該射線又以等角速度繞點O旋轉，點P的軌跡稱為「阿基米德螺線」。

下圖為沒有添加內樁.外樁的遊絲毛坯，它就是按照阿基米德螺旋線製成。整根遊絲是在一根平面上，簡稱為平遊絲。

下圖為添加了內外樁的遊絲成品，還是按照阿基米德螺旋線製成，只是在遊絲的末端（紅線所指的地方）將遊絲間距擴大，這樣有利於外樁的固定，和遊絲長短的調節。注意，整根遊絲還是在一根平面上，還是稱為平遊絲。

遊絲按照阿基米德螺旋線盤繞，並不是同心圓，所以整根遊絲的重心並不是在最中間，而是有偏移的。

當平遊絲和擺輪結合在一起放在機芯上面開始正常工作的時候，擺輪來回擺動，遊絲就開始進行擴大收縮的運動。此時，整根遊絲的重心會隨著遊絲的變形運動而移動，紅線所指方向有遊絲間距會比另外一邊的遊絲間距更小。

遊絲是整個機械手錶最重要的部件，遊絲重心的偏移會直接影響到整個手錶走時的精準程度。

Abraham Louis Breguet寶璣當時發現了這個問題，為了解決，他發明了陀飛輪，他的想法就是讓整個遊絲擺輪系統做360°的平面旋轉運動，這樣就可以不斷抵消不同位置因為地心引力而導致的遊絲重心位移。

1795年寶璣提出通過上繞遊絲末端補償遊絲偏心，改善走時精度。這個就是常說的寶璣遊絲。

下圖為寶璣親自製造的寶璣遊絲原物，現藏於大英歷史博物館

寶璣將遊絲的末端上饒，提到第二個平面，這樣的設計相當於一個砝碼，可以讓遊絲在運動過程中的重心偏移不再那麼厲害，進而可以提高走時的精度。

下圖為寶璣遊絲和平遊絲在運動過程中，重心偏移的實驗結果數據圖。

藍色為平遊絲，綠色為寶璣遊絲。可以清楚看見，兩者的差距非常明顯。

寶璣遊絲現在是一個統稱，是指進行了遊絲末端上饒的遊絲。Abraham Louis Breguet寶璣當時提出了上饒遊絲的想法，而後數學家Eduard Phillips用嚴謹的數學計算出了不同寬度的遊絲末端最「完美」的設計。

寶璣遊絲解決了遊絲重心偏移的問題，但是它又隨之帶來了其他問題。因為上饒了遊絲末端，所以寶璣遊絲的厚度是大於普通平遊絲的。所以超薄手錶為了減少厚度，都是採用平遊絲。

到了現代，有的品牌開始利用新技術，新材料來解決遊絲重心偏移的問題。

最出名的一個就是新材料硅，因為硅的密度比鋼小很多，所以用硅製成的遊絲重心偏移不會過於厲害。

另外一種解決辦法就是在平遊絲的狀態下，改變遊絲末端的形狀。代表就是DE BETHUN和Patek Philippe百達翡麗。DE BETHUN在遊絲末端添加了一段不規則的夾子

百達翡麗則是通過計算機模擬出最佳的遊絲末端外形，然後用硅材料直接投影遊絲出來，在其遊絲的末端，會比其他部分粗壯一些。

當然，解決遊絲重心問題的辦法並不止寶璣遊絲，還有其他的方法，下次再寫吧。