大本钟为什么会沉默不响了?

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Image caption 工人们擦拭伊丽莎白塔的钟盘;2017年开始的这次整修将会是历史上规模最大的整修工程之一(图片来源:Getty Images)

150多年来,大本钟(Big Ben, 或译大笨钟)的四块巨大钟盘俯视整个伦敦——它见证了五个君主、23位首相和两场世界大战。大本钟甚至在二战中伦敦大轰炸中都按时鸣响,它坚守日常秩序,让钟声穿过德国的炮火轰击,鼓舞了英国人的士气。

不过明年,大本钟将安静数月,因为它将经历历史上最大的几次整修工程之一。

这不是大本钟第一次停摆。1976年8月,它安静了九个月,原因是支撑结构出现金属疲劳,导致其中一个钟锤失去控制,那是大本钟历史上首次、也是唯一一次因故障而停止运转。2007年,大本钟曾进行过计划维护,当时停止运转七周。

这次将在2017年初开始的耗资2,900万英镑的整修是确保大本钟再运行至少150年的最佳保证。

位于英国议会大厦北端的伊丽莎白塔上的时钟是律师、钟表业余爱好者爱德华·贝克特·丹尼森爵士(Sir Edward Beckett Denison)设计建造的。它代表了时钟设计的一次重大突破。

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Image caption 从上往下拍摄的大本钟(图片来源:Getty Images)

根据议会大厦专门负责钟表的团队的团队成员伊恩·温特沃思(Ian Westworth)的说法,建于1859年的大本钟建是“时钟之王,是全世界最准确的四面时钟”。

钟楼的滴答声

时钟的核心部分是19世纪钟表史上最重要的创新之一:双三脚式重力擒纵装置。

擒纵装置是机械钟转化能量用于计时的一种装置。它的驱动力来自弹簧或齿轮系所带来的重力。

钟摆每次摆动,擒纵装置的齿轮就会松一格——使得齿轮系前进固定的距离。咬住下一格的声音就是钟的滴答声。

钟楼是对擒纵装置的一种特殊挑战,因为巨大的时针常常会受到风向的影响。在建造大本钟之前,人们无法完美阻止这些外部因素通过机芯对时钟准确度造成影响。

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Image caption 近距离观察时钟机芯上的一个钟盘(图片来源:Getty Images)

多年间,钟匠尝试了数百种不同的方法,试图解决这个问题。但是威斯敏斯特钟的擒纵装置——利用独创的“重力臂”把钟摆和外界隔开——是目前为止效果最好的。

150年后的今天,这座时钟几乎分秒不差,丹尼森的创新已得到了实践的证明。

“这是一项独一无二的发明,而在这以后的20、30、40年,钟匠们纷纷启用双三脚式重力擒纵装置,”剑桥大学负责维护三一学院一个类似时钟的工程师休·亨特(Hugh Hunt)说,“到世纪交替时,整个英国有数千座这样的钟——每个教堂的塔楼和每个市镇大厅都有。”

另一项关键的发明是4.5米长的巨大钟摆,它的设计确保了时钟不会因气温的变化而受影响。

普通的钟摆,其钟摆杆会随着气温的变化而膨胀或收缩。这就导致摆动的周期发生变化,进而造成计时的误差。

而大本钟所使用的新型钟摆由锌和钢的同心管制成,能够弥补温度的影响。这两种金属膨胀和收缩的速度不同,它们的连接方式确保了钟摆的长度不会因为气温的变化而变化。

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Image caption 时钟的准确性还离不开负责日常维护的工人,这并不亚于发明者的作用(图片来源:Getty Images)

不过,时钟的准确性不仅依赖于它的发明者,也同样依赖维护专家。

观察大本钟

威斯敏斯特的钟匠四人组要完成一项艰巨的任务:维护、上弦、修理和监管遍布英国议会所在地威斯敏斯特宫各处的2,000多个钟。

自称“伟大时钟看守者”的史蒂夫·贾格斯(Steve Jaggs)说大本钟是让他彻夜不眠的一个钟,“要是忘记给全世界最有名的钟上弦,那你就等着国际媒体的冷嘲热讽吧”。

时钟的机芯位于钟楼正下方,重约五吨,由三部分组成:推进四组时针的运转轮系;拉动绳索让时钟每隔一刻钟响一次的鸣响轮系;推动巨大钟锤敲击重13.5吨的巨大鸣钟(又称为Big Ben)的鸣敲链。

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Image caption 构造复杂的机芯带动着这座全世界最负盛名的五吨重的时钟运转(图片来源:Getty Images)

各部分的动力来自塔内压在轴上的钟锤,一周三次要有人来上弦。完成这个过程,首先要花15分钟时间奋力爬完塔内由334级石阶组成的螺旋形楼梯,然后花近两个小时完成上弦。

运转轮系由半吨的钟锤提供动力,通过一个巨大的把手人工上弦。而鸣响轮系和鸣敲链分别由1.25吨和1吨的钟锤提供动力,通过电机上弦。这是让贾格斯和他的团队心怀感激的一项发明:1912年电机安装以前,这些轮系需要两个人花五个小时来上弦。

该团队还要检查时钟计时是否准确,必要时还会进行一些细微的调整,具体方法是在钟摆的肩上放置或拿掉几枚老便士硬币。一便士可以在24小时内把时钟调快五分之二秒。

除了这些日常的检查以外,真正的维护机会是夏令时调整时对时钟的校调。甚至在那个时候,也只有短短几个小时的时间。即将到来这次整修是20世纪80年代以来最长的一次。

时间的钟声

会发现任何严重的问题吗?大概不会,除了最近对时钟状态的警告以外——包括一份泄露的2015年下议院报告说明巨大的时针有脱落的危险。“这些时钟通常可以用很长时间。因为设计得很好,所以很少出问题,”亨特说。

修复过程一开始会围着钟楼建造巨大的自承重脚手架,建造大约需要六个月。

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Image caption 四个一刻钟鸣钟中的一个(图片来源:Getty Images)

脚手架完工后,就要进行工程中最扣人心弦的一步:取下巨大的铸铁钟盘——每块钟盘直径7米,包含312块精巧的坩埚熔制乳浊玻璃。“每块钟盘上都有生锈的迹象,” 贾格斯说,“我们会逐一取下这些钟盘,运往工地以外的地方,进行修补,保养,再用x光检查,最后再送回工地,装回原位。”

在帘幕的后面,威斯敏斯特的钟匠会拆解机芯,检查每个枢轴、轴承和轮齿。时钟的原本的组件大部分都能保留下来,不过用来悬吊钟锤和缆绳连同钟摆的悬置弹簧会被更换。

该团队还会检查并修理爱尔顿之光(Ayrton light)——塔顶的巨大灯饰,当时应维多利亚女王的要求而安装,在议会开会时点亮。

这也是首次使用先进的非破坏性测试技术检查时钟、鸣钟、支撑结构,找出需要修理的碎裂处和压力造成的缝隙。

但是有一处是不需要修理的,那就是1859年首次鸣钟后不久大本钟就出现的一处裂缝。由于钟锤力量过大,这一出人意料的美中不足微妙地改变了钟的特点——有人认为这是大本钟独特钟声的关键因素。

如果一切按照计划顺利进行,大本钟的钟声会在未来至少150年内继续响彻整个伦敦。

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