北京的钟鼓楼,是明清两代的报时机构,它的职责就是每日向全城发布时间的信息。晨钟暮鼓,都是报时的信号。然而,在900多年前,钟声鼓点是根据什么发出的?前不久,北京鼓楼上展出了一座碑,解开了人们心中的谜团。原来,这座碑全名叫“碑漏”,像钟表一样能够用来计时。在工作人员的现场演示下,记者看到碑漏的下部有一个铙,铜球下来以后击响了铙,就发出了相当于报时钟报时的那种声音。启动开关后,小球自上而下开始沿着轨道滚动,当小球与碑漏内壁碰撞时,速度降为零,滚落到下一轨道,并继续滚动,经12根轨道后,击铙报时,同时又有一个小球重新开始沿轨道滚动。关于小球能计时的解释是,小球在地球引力的作用下,沿轨道倾斜方向做匀加速运动,当碰到碑体内壁时,小球速度降为零,落到下边的轨道上,又开始在这一轨道上做同样的匀加速运动。在每条轨道的长度和水平夹角相等的条件下,小球做这种反复运动,保证了往复周期的恒定性。
根据史料记载,我国早在秦汉时期,就已经有了日晷,它是利用日光的投影变化来测定一天当中的不同时刻。但是,日晷在阴雨天或者黑夜都无法使用,计时误差很大。这样的计时器显然不能用来计算小球滚动时间。与日晷相比,水漏刻计时不受天气的影响,计时精度也较日晷有很大的提高。但水会蒸发,或当漏孔中生长出水苔或水结冰后,自然要影响到计时的精确度,因此,文诰制造了碑漏。
采用滚动小球计时在后世机械表中也有很多的应用。在北京的古玩城里,记者看到了两座座钟采用的就是钢球驱动。这些英国古钟,采用发条为动力,等时滑动的小球相当于钟摆,起到控制周期的作用,设计非常巧妙有趣。