【明報專訊】一個機械鐘，既不用電池也毋須上發條，卻能夠無間運作？難道是科幻小說中的「永動機器」構思？永動機器在理論上並不可能實現，但早在90多年前的鐘表工程師，已想到利用溫度和氣體體積的變化關係，將不可能變成可能，製作出Atmos空氣鐘。
機械表通常分自動上鏈和手動上鏈兩大類。當中自動上鏈的原理，是在機芯加上一個可轉動的自動擺陀，當腕表戴在手腕，擺陀會因為地心吸力而轉動，帶動相關齒輪組為發條上鏈，提供動能。但尺寸較大的機械鐘，一般而言都擺放在固定位置，自然不能以擺陀形式自動上鏈，「自動鐘」幾乎不可能存在。不過，人類總是喜歡挑戰不可能。來自瑞士Neuchâtel的鐘表工程師Jean-Léon Reutter，在1928年註冊了一個根據氣體狀態原理設計的機制；Jaeger-LeCoultre再根據此技術研發，4年後製作出能「自動上鏈」的Atmos空氣鐘。
氣體熱脹冷縮 化成上鏈動能
在中學的物理課中，大家或聽過能量守恆定律（law of conservation of energy）。簡單來說，就是一個獨立系統的總能量會保持不變，能量不能無故生成，也不能無故摧毁。一個完全不用外力而能夠不斷運作的機器，理論上不可能存在，因為現實中機器運作時一定會消耗能量，部分變成熱能流失到四周。當能量愈來愈少，機器便會停止運作。
Atmos空氣鐘的設計就像是一個反向思考。既然能量很多時會以熱能的方式流失到周圍環境，那可否反過來，轉變周圍環境的熱能，成為機械鐘發條的動力？要如何控制熱能像人手一樣轉動發條，工程師想到利用氣體熱脹冷縮的原理。氣體的體積、溫度、壓力（氣壓）的關係，都可根據理想氣體定律（Ideal gas law）計算。在此定律中，當壓力（氣壓）不變，溫度上升時氣體體積會增加，溫度下降時則會減少。
雖然Atmos中文名為空氣鐘，但在內裏的並非日常呼吸的空氣。機芯背面設有一密封罩，內裏儲存了一種混合氣體（含有氯乙烷C2H5Cl ），對溫度變化相當敏感，當溫度升降時，氣體會隨之熱脹冷縮，密封罩亦會跟隨氣體體積的改變，像手風琴風箱一樣膨脹或收縮，從而牽動連接的小鏈條為空氣鐘上鏈。Jaeger-LeCoultre產品設計總監Lionel Favre表示：「整個系統最令人讚歎的是，上鏈機制的敏感度極高。當溫度在15至30℃之間，每1℃的變化也足以保證機芯長達2天的動力儲存。」
6000萬空氣鐘能量 才點亮15瓦特燈泡
由於空氣鐘自行產生的能量十分有限，因此鐘內構造必須符合節能的高標準。Lionel Favre解釋：「為了減少能源消耗，機芯是在完全無潤滑油的環境下運作，因為齒輪上的潤滑油帶來極微小的摩擦，也足以讓整個機械裝置停擺。」他補充，Atmos可算是Jaeger-LeCoultre製作的最大型機械，但它消耗的能量遠低於同由品牌製作、世界最細的101型機械機芯（約14×4.8×3.4毫米）。「Atmos運作需要的能量大約是一枚機械腕表的1/240。要6000萬座空氣鐘的所需能量加起來，才能勉強點亮1枚15瓦特的電燈泡！」而相比起腕表或其他機械鐘，空氣鐘的平衡擺輪以十分緩慢沉穩的步調擺動，每分鐘僅左右擺動1次，即傳統坐鐘的1/60、一般機械腕表的1/14,400，能量消耗低得多。
「空氣鐘結構的能量很小，要加上複雜功能非常困難。但在1990年，我們製作出加入月相顯示的Atmos Vendome空氣鐘；到2003年，為慶祝設計面世75周年，我們製作出神秘鐘的款式，機芯零件被巧妙隱藏，表盤好像浮空一樣；2019年面世的Atmos Transparente（主圖），鐘殼則用上防反光玻璃，讓大家在任何角度也完全欣賞到內裏的機械設計。」Lionel表示，Atmos Classique經典空氣鐘、Atmos by Marc Newson空氣鐘等，均採用透明鐘殼設計，內裏的氣體密封罩清晰可見。雖然氣體的膨脹與收縮緩慢，肉眼難以覺察，但在這一收一放之間，卻能為機械鐘「充電」，令人感覺更神奇。
空氣鐘預期壽命可達600年。Lionel指出，Atmos之所以能實現，是因為內裏儲存了與其他空間隔絕的氣體，並通常放置在穩定的空間，要將同樣的原理和設計應用到腕表是很大挑戰。
「跟腕表不同，Atmos更像是讓我們放慢腳步看遠一點，不止是顯示一分一秒，更可以不斷運作一個時代甚至一個世紀。」他預告品牌將在今年推出新Atmos，加上一些全新設計，大家可密切留意。
