张朝阳的物理课：探索时间的奥秘与精准的缔造

时间，这个古老而神秘的话题，自人类文明诞生以来便吸引着无数探索者的目光。从日晷投下的第一道阴影，到如今精准到千万年仅误差1秒的原子钟，每一次计时精度的飞跃，都是人类智慧与自然规律碰撞的火花。在《张朝阳的物理课》上，搜狐创始人、物理学博士张朝阳，用一场硬核的物理学课程，以欧米茄先进的制表技术为例，为我们揭开了时间的神秘面纱，重塑了我们对时间以及制表工艺的深刻理解。

从“时间是什么”的宏大命题出发

时间是什么？是日出月落的周而复始，还是我们所习惯的以分秒为单位的精确分割？这个熟悉又陌生的概念，在张朝阳的物理课堂上被重新审视。他详细介绍了人类从日晷、单摆到铯原子钟的计时发展历程，揭示了随着理论物理的突破，计时精度发生跨越的本质。

这其中，张朝阳强调到：“计时技术的一个重大进展就是，力学发展让我们发现了一些非常固定的规律，就是单摆！” 16世纪，随着伽利略观察到单摆摆动几乎具有等时性。张朝阳也通过了一系列精密的计算，得到了小角度单摆正比于sin(ωt)的解，验证了“在地球表面的重力加速度下，单摆（小角度）的T是固定的”这一结论，让计时进入了机械的新纪元。人们据此设计了钟摆式机械钟。

随后，面对小型化和精准化的需求，人们更发明了适合腕表的游丝摆轮系统——一种角向的谐振子，后来才让时间可以佩戴在腕间，出现了真正意义上的机械腕表，也让瑞士制表品牌欧米茄在制表业的历史上书写下传奇且辉煌的篇章。

“精准=生命”：用物理学定义机械腕表的“精准”

从古老的日晷到现代的原子钟，人类对时间精准的每一次突破都凝聚着对物理和科学的深刻洞察。在现实生活中，机械表是我们不可或缺的重要依赖，特别是在特殊环境中。张朝阳以“阿波罗13号”这一传奇故事，诠释了机械制表在现代社会中的关键作用。

1970年4月，阿波罗13号宇航员依靠超霸腕表计算发动机引燃时间，从而安全返回地球

1970年，在阿波罗13号执行人类第三次登月任务的飞行过程中，氧气罐发生爆炸，电子计时设备失效。为了节省能源，宇航员关闭所有电源，依靠手腕上的欧米茄超霸腕表进行精准控时，手动操作引擎点火，精准计时14秒，调整飞船轨道，安全返回地球。

“在人类太空探索的历史上，欧米茄的超霸表是立下大功的！”张朝阳说道。他指出，在太空探索等极端场景中，机械表的可靠性和精准性才是真正的生命线，这是电子表永远无法取代的。欧米茄超霸腕表在“阿波罗13号”任务中的卓越表现，正是对这一观点的完美诠释。张朝阳强调：“NASA认证不是荣誉勋章，而是欧米茄超霸腕表在零重力环境下交出的完美答卷：精准等于生命。”

欧米茄在1999年推出同轴擒纵系统，是制表史上的革命性创新，具有里程碑的非凡意义

擒纵系统的走时密码

“腕表是为了精准计时而诞生的，精准也是机械腕表的第一要义。”接下来的篇章，张朝阳开宗明义道。数百年来，无数制表工匠呕心沥血，致力于突破机械表走时精度技术瓶颈，这其中，最不可或缺的核心结构正是擒纵系统。它的作用是将发条提供的能量稳定地传递给游丝摆轮，堪称是机械表的“大脑”。

通过对杠杆擒纵结构示意图的解说，张朝阳深入浅出地为同学们讲述了擒纵结构中的各个部件的构成和功能，揭秘了擒纵系统的走时密码。而随着讲解的推进，他也向我们指出，传统的杠杆擒纵结构存在摩擦大、保养周期短和能量传递效率低的缺陷。

同轴擒纵的原理示意图

而欧米茄专用的同轴擒纵系统，通过精妙的设计，将锁定与传动功能分离，由2组共4颗红宝石分别实现；减少磨损的同时改进力的传动方向，大大提升了能量传递效率。解决了杠杆擒纵上百年的摩擦困扰，设计更为先进，走时也更为精准。

在课堂现场，张朝阳还对同轴擒纵系统的效能进行了讲解：“如果说擒纵系统是机械表的大脑，欧米茄专用的同轴擒纵系统，可以指挥着整块儿表给出最和谐的乐曲。”

硅材料的降维打击

在追求时间精准度的道路上，欧米茄的创新不止于此。要成就一个理想的游丝摆轮系统，游丝质量可靠亦格外重要。金属游丝在日常生活中，容易受到很多磁场的影响，导致金属游丝磁化。同时，温度升高可能导致金属游丝膨胀，使其力学性质发生变化。这些无一例外都会影响腕表走时精准度。

张朝阳特别强调了欧米茄最早使用硅游丝取代传统金属合金游丝，他带我们从材料的物理特性上，了解了金属、合金与硅材质的区别：硅、碳等晶体都属于“第四主族”，原子通过 sp3 轨道杂化，可以与周围四个原子一起形成很强的方向键合，被我们称作共价键，这带给硅材质比很多合金更高的弹性模量，同时密度又远低于金属；其次，完全成键的电子，让硅具有了非常优秀的抗磁性能；此外，由于原子和原子之间束缚能强，在温度升高时原子之间的距离难以被拉大，从而受温度影响更小——这三点都是硅游丝取代金属游丝的绝对优势，成为超强的“物理外挂”的重要原因。

张朝阳分享到欧米茄研发应用硅游丝的历史，他表示，欧米茄早在2008年率先发布Si14硅材质游丝，这在制表历史上是重大的突破，堪称在行业内做到了真正的“降维打击”。

Spirate超精细调节系统

欧米茄在长期使用硅游丝的同时，又发现了硅材质另外一个重要的应用，张朝阳在此深入讲解了欧米茄如何利用硅游丝的超强可加工性，为腕表精准度带来了对前所未有的天花板级的突破——Spirate系统。搭载Spirate系统的腕表可以实现0.1秒/天的超精细调节，从而使得每日精准度达到0至2秒。要知道，得到一只超高精度、具有超高防磁能力的腕表已经堪称艺术，而保证量产的每一块表都有超高精度则是真正伟大的成就。

Spirate游丝示意图

张朝阳介绍，欧米茄Spirate系统高精度调节的一个核心思想是，在硅游丝结构末端设计了一个弹性刀刃结构，通过调整刀刃部分的刚度来调节摆轮游丝的振动频率，从而提升腕表的精准度。欧米茄利用光刻技术一体成型制作出这一带有刀刃图形的独特的硅游丝，首次将单晶硅特有的非线性应力应变特性引入游丝设计，首次利用预应力的方法调节硅游丝的弹性模量，首次采用类似串联弹簧的结构引入游丝设计，开创性的实现了每天0.1秒的超精细调节，这就如同用电子显微镜去调节腕表的精度，比以往的精度调节提升了10倍。最终， 将腕表的每日精准度提升至0到+2秒的惊人水平，可以说是机械钟表历史上里程碑性的创新！

在课程的最后，张朝阳感慨：“如果机械表对精准度的追求只停留在几十年前，传统制表行业将止步不前。”

将时间的韵律浓缩于方寸游丝，让宇宙的秩序在腕间化为机械的跳动——这，或许正是欧米茄所带给我们的独特魅力。