A Story About Watches

手表有故事

从中国天津海鸥表,到美国宝路华 Accutron

手表有故事

我们这些出生在前计算机年龄段的一代,大多数都是到了进大学才戴得上手表。当然是机械表。78年我17岁,大学考的还不错,终于要离开家出去读书了。印象里当时上海表以外的大部分其他牌子已经不再要票了,父亲出差回来给我买了一块天津海鸥表。1978年的时候,手表仍然三大件中间的一项,这块印象里是19钻,92块买的,比120块的上海表便宜。当时手表还算是贵重物品,就是我大学同学们入学的时候也不是全都有表戴。我这块海鸥表,深灰色的表盘,宽针,是父亲给我买的第一个大件。83年五十岁刚出头他就走了。他的东风表在我这里,可惜给我的这块连一张照片都没留下。

七十年代末,八十年代初的中国,大门刚刚敞开,外面进来的新闻,新玩具层出不穷。对大学生来讲,作业不用查函数表打计算器,娱乐不用听收音机有砖头播放邓丽君。大约我上大学两年的时候,街上开始开始卖香港过来的液晶电子表(后来听说是荣毅仁还是谁弄过来的),有日历秒表闹钟这些功能,跟机械表比先进太多!我没跟家里打招呼就去东单寄卖商店,把父亲给买的手表卖了,加钱买了电子表。一百块出头但当然不是卡西欧,而是香港作坊厂造的一次性牌子叫Elcap(艾卡),记忆里壳倒是全钢。当然那会儿不懂就是好新鲜,这块表接下来也戴了几年。再后面戴什么表没有太多印象了,似乎就是便宜的卡西欧塑料手表。来了美国以后,换过几次,包括爬山用带气压高度表的型号。

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我的第一块电子表

再后来有了手机,在家里不再戴手表,近年流行的智能手表并不是我的 style,几乎没有用过。虽然收集过几样稀奇古怪的东西,但并没有对手表有过特别兴趣。二十年前我开始做一点很窄的与冷战航空有关的历史。虽然自己不会开飞机,但跟很多飞行员打交道。前几年咬牙买了块二手 Breitling Emergency航空表(https://youtu.be/HcE9dMYprbY?si=rxcwiWrT2AvzchjR),算是Midlife Crisis的释放。Emergency 很特别,我这款旧版里面自带空难急救用 121.50MHz 报警无线电信标(新版是卫星报警信标)。没人的地方赶上坠机什么的,假如还有口气,可以拉开天线报警。当然我绝没运气碰到这样的场景,只是出门戴上好玩,顺便着看时间。去年我在 Lockheed 碰到 Virgin Galactic 的试飞员Mike "Sooch" Masucci。我们同戴这款,相互会心一笑。

Apple Watch出现的很多年前,美国也曾经是手表生产大国。这里面有一家叫 Bulova(宝路华)的公司,1875年创建。创建初期是珠宝行,1911年进入钟表行业。1950年有个瑞士巴塞尔出生的工程师Max Hetzel加入宝路华瑞士分公司。他加入公司不久,宝路华管理层给了他个项目,让他研制以电驱动的手表与1952年刚刚出现的电驱钟表竞争。1953年,Hetzel从美国雷神公司订购的第一种廉价CK722型三极管到货,以此为基础研制出了样机,并在瑞士上了专利。他独出心裁,利用音叉震动频率非常稳定的原理,以震荡的音叉臂来驱动手表齿轮前行进行精确计时。他最大贡献是用了一只发明不久的晶体管来驱动两个固定的电磁线圈,以此给固定在音叉头部的磁铁提供运动能量。两组固定线圈串联,通电流后产生电磁场带动音叉运动。巧妙的是为了不影响音叉的震荡频率,在一侧的电磁线圈内又绕了一组感应线圈,等于同时具备电动机与发电机的功能。音叉在被电磁铁吸引运动开始后,感应线圈因为其内部运动的磁铁产生感应电流,送到晶体管的基极将电磁铁线圈电流关闭,获得了动能的音叉则开始自由运动。待到音叉运动到达极限后开始反向运动时,感应线圈内的感应电流开始反方向流动,送到晶体管的基极又将电磁铁线圈的电流打开。只要电池供电,这个开关动作就会一直循环下去。在这样的工作原理下,电子电路给音叉提供了运动的能量,但又不影响音叉的震荡频率。在当时的半导体环境下,这是个特别聪明的设计。1956年宝路华主席 Arde Bulova 与他的技术团队决定继续开发。1959年Hetzel搬家来到纽约在宝路华总部为音叉表商业化做准备。

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Max Hetzel
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音叉表电子电路

1960年10月10日,宝路华以 Accutron (ACCUracy through elecTRONics)的品牌正式推出音叉表。因为表内使用了半导体,算是第一款“电子表”。第一款音叉表机芯是有名的214型,音叉采用360Hz震动频率。音叉上装有一个细微的拨杆随音叉震动。拨杆头上装了一颗钻石,去拨动一个刻有300个齿的齿轮。为了节省电池寿命,音叉的震动量非常小,直径2.4mm的齿轮的厚度只有0.04mm,每个齿的高度是0.01mm。这个拨杆每秒钟要推齿轮360次,每天1,266,000 次 ,每年四亿七千三百多万次,带动机芯里面的其他齿轮与指针运转。电磁铁的线圈采用宝路华自己生产的 0.015mm直径漆包线,每个直径才5-6mm的线圈要用一根90m长的线绕8000匝,需要专用设备生产。音叉表机芯频率比普通机械表高很多,非常准,每天误差2秒以内,甚至与现在的廉价石英电子表不相上下。表内电子器件除线圈以外只用了晶体管,电阻与电容各一只,以一枚1.35V 水银纽扣电池驱动。Accutron 推出以后非常成功,成为宝路华历史上最有名最成功的产品。

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音叉拨杆与齿轮的显微照片

不过1969年日本精工推出震荡频率更高的石英手表后,Accutron逐渐开始走下坡路。在后来又推出几个机芯之后,宝路华最终于1977年停产音叉表并改产石英表。后来几经转卖,目前属于西铁城集团,近年还曾先后推出过几款昂贵的Accutron纪念手表。

Accutron诞生的年代,半导体电子产品还很新颖。偶然机会,宝路华发现用户喜欢根本没有表盘,直接将音叉,线圈,晶体管,电阻,电容与齿轮都暴露在外的 Spaceview 型号,在那个年代彰显高科技,非常成功。由于Accutron非常准确,宝路华时还在美国太空计划与阿波罗登月的时期推出数款 Astronaut型号,也非常成功。欧米茄曾经利用音叉表的专利技术推出了自己的音叉电子表。

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宝路华 SpaceView

我本来对手表没有什么特别兴趣,当然也没听说过Accutron。十五年前我去马里兰国家档案馆收集资料,其中一项是扫描1967年8月31日凌晨美国中央情报局与台湾国民党空军联合执行的一次罗布泊侦察任务的底片。那次国民党空军飞行员张燮执飞的U-2高空侦察机在飞往罗布泊的路上在青海格尔木上空遭遇解放军空军三个地空导弹营的拉网拦截,并向U-2发射了六枚红旗2型地空导弹。由于地面操作出现失误,同时机上反制设备成功将制导雷达干扰,张燮得以躲过导弹,并完成了这次任务(但不到十天后他队友黄容北就没有那么运气,在浙江嘉兴郊区被拦截中弹身亡)。我在这次任务的航迹相机底片上不但看到两枚飞行中的紅旗导弹,印在底片上上沿的一块Accutron设备时钟的影象也准确地记录下了他遭遇攻击的时间。原来美国军方也注意到了宝路华的这款高精度电子表,从他们那里订购了专用的Accutron设备时钟。其实就是把214机芯放进一个四角可以固定在航电设备中的合金铝表壳里面。一部分军用时钟还采用了24小时机件。宝路华的设备时钟不但用在军用设备上,也用在NASA的航天器中。从Gemini与阿波罗的飞行设备与仪器上普遍安装了Accutron 时钟,留在月球表面的设备上也有几个。后来我就也去找了一块同样型号的Accutron 24小时设备时钟。

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U-2航迹相机在青海格尔木上空拍摄的底片

故事还没完。1965年1月10日,国民党空军飞行员张立义驾驶一架U-2侦察机前往包头进行红外侦察的路上在内蒙古图姆特右旗被解放军地空导弹二营发射的萨姆2导弹击落。飞机残骸的外壳在北京军事博物馆展出到今天,但里面设备设备早就被先后被拆卸研究,红外相机也被复制。空军在机上发现了Accutron设备时钟。一个月后,受空军委托,天津手表厂与天津大学合作成立音叉电子表联合研制组,参照U-2上的样品于同年9月研制成功两只ST4机芯的音叉电子表样品,并通过了轻工部的技术鉴定,成为中国当时最先进的电子手表。这款17钻机芯的音叉震荡频率比Accutron稍低,为300Hz,音叉拨动齿轮与Accutron相同,为2.4mm直径,300齿。1969年天津第二手表厂成立,同年9月ST4机芯转入该厂生产,型号改为DST2。由于加工精度要求非常高,这款表产量很低。大约只生产了几千块,据称主要为军用。外表上看,天津的仿制品比Accutron要粗糙很多。同一个时期,苏联也仿制过音叉表。我曾经在国内找到过一块天津音叉表,但发现机芯内的线圈被电池腐蚀断线,没办法修复,一直丢在那里。

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在内蒙古被击落的张立义驾驶的U-2残骸

今年初我在北京给一个电影团队讲U-2在中国的侦察,中间提到了天津音叉表。导演人特别好,专门去了趟天津,给我找到了一块能走的天津音叉表送我。我把这块表跟Accutron设备时钟摆在一块,算是很有意思的对比(天津音叉表下方落款拼音是“ZHONGGUO DIANZIBIAO”,中国电子表)。Accutron产量比较大,普通型号的二手表随便找得到。上个月 eBay上我淘了一块 Railroad Approved铁路表,偶尔戴一下,精度居然还可以达到每天1秒左右。Accutron与天津的仿制品因为里面有音叉的关系,放在耳边分别可以听到360Hz 或者300Hz的嗡嗡声音。同时秒针看上去不是跳动而是是连续滑动,都是这种表的特色:https://youtu.be/A_Jkbj2Qywc

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Accutron设备时钟与天津音叉表
下面照片为1968年1月4日中央情报局的一架A-12型高空高速侦察机在北越河内以北执行侦察任务时拍摄的照片的边缘。由于这种世界航空史上空前绝后,飞行速度最快的量产飞机的巡航速度在音速三倍以上,机上安装了昂贵的天文辅助惯性导航系统。在GPS技术诞生之前20年,导航系统就能将照片拍摄时刻的坐标与航速同时印到底片上。坐标为北纬21度19分,东经105度55分,地速为1827节(第一位被省去,换算为每小时3384公里)。至于拍摄时间,021554Z,当然是一块特别设计的24小时Accutron设备时钟记录下来的。这种时钟的秒针由相隔三秒的两根针组成,来标识前后照片的拍摄时间。在拍摄这帧照片的时刻,一枚北越发射的萨姆2型导弹正在向这架A-12黑鸟方向飞行,试图将其击落。

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A-12高空侦察机在北越拍摄的一帧照片的一角

Boston, 2026年8月

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