遠(yuǎn)古的人類通過對日月星辰和一年四季變化的觀察，逐漸產(chǎn)生了時間的概念。對時間概念的認(rèn)識和探究伴隨了整個人類的發(fā)展歷史。時間同長度一樣，也是客觀存在的一種量，然而時間是看不見、摸不著的。隨著人類社會科技水平的提高，人們所掌握的計時方法也在不斷改進(jìn)。

就時間的很多屬性而言，人類最先掌握的就是計算時間的方法。既然時間是一種持續(xù)、有序的運動過程，那么，我們就可以用測量物體的運動變化過程來代表測量時間的標(biāo)準(zhǔn)。而這樣的標(biāo)準(zhǔn)運動過程，要求盡量均勻和持續(xù)不斷。例如均勻滴下的水滴、緩慢燃燒的香、原子的振蕩等等，都可以用計量時間的標(biāo)準(zhǔn)運動。

測量物體日影在一天當(dāng)中的變化，是最早為人們所掌握的計時方法。作為地球自轉(zhuǎn)的反映，太陽日復(fù)一日的東升西落，由此產(chǎn)生了地球上物體的影子的移動。早期人類通過觀察這個自然現(xiàn)象產(chǎn)生了時間觀念，并逐漸學(xué)會了計算時間。物體日影的變化移動過程在這里被人們用作計量時間的標(biāo)準(zhǔn)運動。簡單的說，即通過觀察物體影子長短或者移動過程來計算時間，這就是光影計時原理。這一原理相對簡單，計量工具也不復(fù)雜，所以最先被人類掌握。

根據(jù)這一原理設(shè)計出的計時工具一般通稱為太陽鐘，具體包括圭表和日晷等計時工具。

圭表由“圭”和“表”兩個部件組成，直立于平地上測日影的標(biāo)桿和石柱，叫做“表”；正南正北方向平放的測定表影長度的刻板，叫做“圭”。通過“表”在“圭”上投影的長短來確定時間。在成書于周代的古代典籍《周禮》中就有關(guān)于使用土圭的記載，可見圭表的歷史相當(dāng)久遠(yuǎn)。

日晷也是通過觀測日影計時的儀器，通常由銅制的指針和石制的圓盤組成。銅制的指針叫“晷針”，垂直地穿過圓盤中心，起著圭表中立竿的作用，因此，晷針又叫“表”。石制的圓盤叫做“晷面”，安放在石臺上，呈南高北低，使晷面平行于赤道面，這樣，晷針的上端正好指向北天極，下端正好指向南天極。在晷面的正反兩面刻劃出12個大格，每個大格代表兩個小時。當(dāng)太陽光照在日晷上時，晷針的影子就會投向晷面，太陽由東向西移動，投向晷面的晷針影子也慢慢地由西向東移動。于是，移動著的晷針影子好像是現(xiàn)代鐘表的指針，晷面則是鐘表的表面，以此來顯示時間。

圭表與日晷的主要區(qū)別在于：圭表根據(jù)日影的長短判別方向測定季節(jié)、全年日數(shù)和冬至、夏至的日子，推算歷法等；日晷主要是根據(jù)日影的位置來指定當(dāng)日的時辰或刻數(shù)，是我國古代較為普遍使用的計時儀器。

圭表、日晷等太陽鐘操作簡易，原理也不復(fù)雜，但是其最大弱點就是在陰雨天氣或者沒有太陽的黑夜是無法使用的，于是人們開始尋找其他的計時方法。計時水鐘應(yīng)運而生，這就是漏刻。

漏刻的發(fā)明是古人受到容器漏水現(xiàn)象啟發(fā)的結(jié)果。在新石器時代的早期，我國先民已能制作陶器。陶器在使用時難免會有破損裂縫，某些盛水的陶器可能因破損而漏水，而水的流失與時間的流逝有著一定的對應(yīng)關(guān)系。在長期的社會生活中，這種現(xiàn)象多次地出現(xiàn)，使古人逐漸認(rèn)識到二者之間的對應(yīng)關(guān)系。久而久之，古人就產(chǎn)生用這種方法計量時間的概念。

漏，是指漏壺；刻，是指刻箭；箭，則是標(biāo)有時間刻度的標(biāo)尺。漏刻是以壺盛水，利用水均衡滴漏原理，觀測壺中刻箭上顯示的數(shù)據(jù)來計算時間。作為計時器，漏刻的使用比日晷更為普遍。在機(jī)械鐘表傳入中國之前，漏刻也是我國使用最普遍的一種計時器。簡單的說，漏刻計時的原理是通過水慢慢地從小孔漏出，利用容器內(nèi)水面的升降來計算時間。

最早的漏刻是簡單的單只泄水型漏壺。它就是一只壺，在靠近底部的一側(cè)有一個出水孔。將刻箭置于壺中，隨著水面的下降，刻箭緩緩下沉從而顯示時間的變化。因此這種漏刻也稱為“沉箭漏”，最初是陶制的，以后逐漸用銅制作。目前我國尚未發(fā)現(xiàn)秦朝以前的漏刻實物，但從文獻(xiàn)來看，先秦時期漏刻已廣泛使用。

先秦漏刻大都與軍事活動有關(guān)，軍事調(diào)度需要有統(tǒng)一的時間，這無疑會促進(jìn)漏刻的發(fā)展。用于軍事上的漏刻必須便于攜帶，故其尺寸不會很大。最常用的漏刻就是“一刻之漏”，即每漏完一壺水的時間為一刻(古刻，一晝夜為100刻，一古刻合今14.4分鐘?，F(xiàn)代的一刻等于15分鐘，一晝夜為96刻)。如果要計量較長的時間，可以再灌滿漏壺，重復(fù)下去。

沉箭漏受環(huán)境溫濕度、大氣壓力的因素影響較大，是漏刻發(fā)展的初級階段。之后，漏刻發(fā)展史上的里程碑——“浮箭漏”出現(xiàn)了。浮箭漏是由兩只漏壺組成，一只是播水壺(亦稱供水壺或泄水壺)，另一只是受水壺。受水壺內(nèi)裝有指示時刻的箭尺，故通常稱為“箭壺”。箭壺承接由播水壺流下的水，隨著壺內(nèi)水位的上升，安在箭舟上的箭尺隨之上浮，所以稱作浮箭漏。由于箭尺不直接放在播水壺中，故可以采取措施來保持播水壺內(nèi)水位的穩(wěn)定，從而保證流量的穩(wěn)定，提高計時精度。

此后沿著穩(wěn)定水位、提高精度這一思路，又逐漸發(fā)展出了使用數(shù)只補(bǔ)給水壺的“多級漏壺”。所謂多級漏壺就是用兩個以上漏壺，自上而下放置，使最上面一個壺中的水流入第二壺，再由第二壺流入第三壺，以此類推，逐一補(bǔ)給直至最后一壺(泄水壺)流入箭壺。箭壺中的水連同浮舟慢慢升起。由于得到上面幾級漏壺的補(bǔ)給，最后一級壺中的水位可大體保持穩(wěn)定不變，從而大大提高了計時精度。從這以后，經(jīng)過歷代的研究、改良，浮箭漏成為我國古代漏刻的主流。

機(jī)械鐘表的發(fā)明、應(yīng)用是一個較為漫長的過程，它伴隨著人類社會科技水平的發(fā)展以及人們對自然界認(rèn)知水平的提高。簡單說來機(jī)械鐘表就是利用帶簧(發(fā)條)恢復(fù)變形所放出的能量或利用重物下降的重力作能源，以機(jī)械振動系統(tǒng)為時間基準(zhǔn)，實現(xiàn)計量時間和時段的機(jī)械機(jī)構(gòu)。

近代歐洲，隨著經(jīng)典物理學(xué)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)了物體的機(jī)械振動具有固定的周期。通過測量和計算物體機(jī)械振動的固有周期來計量時間，這就是機(jī)械鐘表計時原理。伽利略發(fā)現(xiàn)單擺的等時性以后，建議研制利用單擺作為核心守時裝置的計時器，這一提議在惠更斯手中得到實現(xiàn)。這樣以重錘提供動力，以單擺為守時基準(zhǔn)的惠更斯擺鐘在1656年誕生了。這也是人類歷史上第一架擺鐘。

此后隨著科技的進(jìn)步特別是制造業(yè)水平的提高，機(jī)械鐘的動力裝置、傳動系統(tǒng)和守時機(jī)構(gòu)不斷被優(yōu)化革新。1918年，瑞士一位名叫扎納·沙奴的鐘表匠，經(jīng)過精心設(shè)計，制造出一種體積較小的機(jī)械表，并在表的兩邊設(shè)計有針孔，用來裝皮制或金屬表帶，以便把表固定在手腕上——手表誕生了。手表是人類所發(fā)明的最小、最堅固、最精密的機(jī)械之一。

計時工具的演變，是人類社會科技水平發(fā)展的一個縮影。時至今日，人們已經(jīng)可以通過測量原子的周期來計時。但是任何先進(jìn)的計時工具都只是記錄時間的流逝，所以年輕的朋友們時不我待，讓我們珍惜時間，珍惜我們度過的每一天。