ヒゲゼンマイの応用

1675年初頭、ホイヘンスはテンプ輪に細い渦巻状のばねを取り付け、その一端をテンプの軸に、もう一端を地板側に固定した。同年2月、彼はこの仕組みを学術誌Journal des sçavansへの手紙で公表し、図とともに原理を示した。ばねはテンプが回るたびに縮み、復元力でテンプを押し戻す。テンプとばねの組は固有の振動周期を持ち、駆動力が多少変動しても周期は大きく崩れない。振り子が重力で得ていた等時性を、ばねの弾性によって携帯時計へ持ち込んだのである。最初のヒゲゼンマイは鉄か銅でつくられ、巻数は5、6回ほどだったと伝わる。

ただし、この応用の発明者をめぐっては論争がある。英国のロバート・フックは、自分は1650年代末にすでに同じ着想を得ていたと主張した。フックはばねの弾性に関する法則の研究で知られ、早くから時計への応用を考えていたという。ホイヘンスの公表に憤ったフックは、自らの先行を示すため時計師トーマス・トンピオンに時計を作らせ、「R. Hooke invenit an. 1658. T. Tompion fecit 1675」と刻ませた。考案はフック、製作はトンピオンという主張である。

もっとも、フックの主張を裏づけるはずの王立協会の議事録は当時失われており、証拠は長く欠けていた。状況が動いたのは2006年で、フック自身の手による議事メモ(フック・フォリオ)が見つかり、論争が改めて注目された。一方、ホイヘンス側でも、時計を実際に組み上げた職人イサーク・トゥレが自らの寄与を主張している。誰が最初に着想し、誰が最初に動く時計へ仕立てたのか。その線引きは今も定まっていない。確実に言えるのは、渦巻ばねを懐中時計の調速機構として実現し、世に問うたのは1675年のホイヘンスだったという点である。

ヒゲゼンマイがもたらしたのは、携帯時計の精度の飛躍である。それまで1日に数時間も狂った懐中時計が、導入後はおよそ10分前後にまで改善したと伝わる。誤差が分単位に収まったことで、文字盤に分針を添える意味が初めて生まれた。時針だけで足りた時代から、分を読む時代への転換である。この変化は、置き時計に振り子がもたらした前進に匹敵すると評される。

技術の面で重要なのは、テンプと渦巻ばねの組が、以後の機械式時計の調速機構の基本形として定着した点である。これによって懐中時計はようやく実用の計時器になった。現代の機械式腕時計も、素材や形状こそ高度化したが、テンプとヒゲゼンマイが固有周期を刻むという原理は1675年と変わらない。

ただし初期のヒゲゼンマイは平らに巻かれただけで、伸縮が偏り、姿勢によって精度が乱れる弱点を残していた。この課題に答えたのが、1795年ごろにアブラアン=ルイ・ブレゲが考案したとされるブレゲひげである。外側の巻きを持ち上げて中心へ湾曲させ、ばねが同心円状に伸縮するようにして等時性を高めた。ヒゲゼンマイは生まれてのち、精度をめぐる長い改良の系譜の起点となった。本史が精度と認定の流れをたどるとき、その出発点はこの渦巻ばねに置かれる。