石英半世紀 驚人年誤差：1秒！

石英，化學方程式為SiO2（二氧化矽），是地球上數量第二多的礦石，跟海灘大地的沙石成分同出一化學成分。聚沙可以成塔，石英腕表經過50年進化，成績同樣可以參天。

Text：Ringo / Photo：Bowy

對瑞士鐘表業來說，石英，是一回夢魘，亦是一場浩劫。當年瑞士也有份致力研製石英技術，結果險些連自己百年基業也喪掉，今天事過境遷回看，機械表不死有其價值及原因，石英表則有令腕表普及於世的豐功，而發展的偉績更是驚人，最新的準繩度可達每年誤差正負1秒，這跟原子鐘還有很大差別嗎？

一嚿石英，為何能令走時精準？

明明一塊小晶體，何解能主宰毫釐不差的每分每秒？這要多得法國物理學家Pierre Curie，他在1880年發覺到把石英水晶施加壓力，它便會產生電流脈衝，反之亦然，如將電力加諸石英，它就會產生相當穩定而超高的震動頻率。這個超快，是指每秒震動32,768次，是每秒，比起傳統腕表的擒縱擺輪每小時28,800次，差距是8千至1萬倍。這個物理現象，稱為壓電效應（Piezoelectric Effect）。

把石英跟時計扯上關係的第一人，要數加拿大出生的Warren Marrison，他跟J. W. Horton在Bell Telephone Lab於1927年創造了第一台石英鐘，說是一台並沒誇張，因為它的體積尤如一座大雪櫃，還要外接一個冷卻系統才能操作。

法國物理學家Pierre Curie發現了壓電效應Piezoelectric Effect，在1880年發覺將電力加到石英，便會產生超高的每秒32,768次震動頻率。稱他為石英表之父不為過。

日本精工實現：把石英戴上手
把石英技術發揚光大的，是日本精工無疑。話說二戰後日本為展示不死精神，成功爭取到舉辦1964年東京奧運，當時精工受命為指定計時，決心要在世界舞台展示實力。精工的最大任務，除了把計時裝置全部石英化，更高難度是微型化，結果它們僅僅用了半年時間，便成功把計時器輕量化至約3kg，可手攜穿梭於各大比賽場地。耀武揚威於國際後，精工沒有故步自封，上下員工在1968年被委任一項超艱巨任務，第三代傳人服部正次下令：一年內要把石英時計戴上手腕！精工舍上下員工絞盡腦汁再把零件微型化，最終研製出音叉狀石英震盪器、微型步進摩打、最先進集成電路……就在1969年12月25日，一份聖誕禮物「Astron」石英腕表誕生了，揭開了令全球鐘表業翻天覆地的序章。

把體積極力縮細，於1964年東京奧運大放異彩的石英計時器。　

史上首枚石英表Seiko Astron及其搭載的機芯。

瑞士才是首個研發石英機芯？
追溯歷史，瑞士研發石英機芯的確要比日本早。早在1962年，瑞士包括Rolex、Patek Philippe、Omega、IWC、JLC、Piaget等20個品牌已經在Neuchatel成立了Swiss Centre Electronique Horloger（CEH）創建中心，同心協力研發效能更超卓的未來機芯。4年後，採用8,192Hz石英電路板的Cal. Beta-1機芯面世，翌年第二代機芯亦成功把誤差度降至每月±5秒。同樣在1969年，表迷不會陌生的Cal. Beta 21終於誕生，首年生產的6,000枚機芯分給各大品牌使用。由於體積較大、耗電驚人，加上售價不菲，所以在歐洲未能普及起來。其後Rolex及Omega相繼離開CEH，自家繼續研製石英技術，前者的Oysterquartz及後者的Megaquartz 2.4MHz，都被後世喻為經典石英機芯。也要特別一提芝柏，當年獨自開設電子技術研究部門，以一己之力研發出震頻高達32,768Hz的GP-350石英機芯，是史上首枚經過Neuchatel天文台靜態及動態測試的石英表，也是業界沿用至今的標準。

當年搭載於Omega腕表內的Beta21石英機芯。

Patek Philippe六十年代推出的石英腕表。

Rolex也製作過不少石英腕表。

載舟亦覆舟的石英表
日本石英表由最初價值等於一部房車（！），慢慢普及到人人能負擔得起，也不過是十年八載的事。這段期間瑞士鐘表業經歷了屋漏偏逢連夜雨的慘況，一來品牌不甘放棄傳統機械手藝，二來石油危機令世界進入經濟衰退，三來美元匯價下滑令出口競爭力大減……統計數字表示，七十年代初期瑞士有超過1,600家鐘表公司，從業員接近10萬人；但到了八十年代中期，約1,000家廠房被逼結業，超過3分2員工逃不過歷史巨輪而要轉行。十年過後，1980年日本因為大量生產石英表而成為全球第一大鐘表生產國，兩年後瑞士連第二位置也不保，被我們香港迎頭趕上，避席至季軍位置。

當年Steve Jobs抱著第一部Mac電腦登上《Time》封面。當時他戴著的是Seiko Chariot石英表，之後以$42,500美元成功出拍。

石英表的原理及發展

如果簡單概述，一枚石英機芯是由電池、石英震動器、IC電路板、步進摩打組成，如果是指針式的，便會連接到一系列齒輪。上文提到石英震動器通電時會產生每秒鐘32,768次震動，它取代的就是傳統擒縱系統，只要外接一個簡單電路「計算」其震動，每當數到32,768次，便發出1Hz訊號，由步進摩打接收再推動齒輪系，令秒針向前移動一格。是以早期分辨機械與石英表的方法，是觀看秒針有否一格一格地走動，不過後來機械表也有製造deadbeat second，石英指針也造到順滑走動，這區分方法就不管用了。

石英表的最大好處是準（很準！），還有輕巧、防磁、穩定、保養容易、價錢平等優點。但缺點是欠缺人性及工藝性（這是傳統鐘表對石英表的最大抨擊），加上電池壽命有限、石英震動5至8年後會衰退也是石英表不能「一代傳一代」的致命傷。針對換電問題，精工表又積極研發Kinetic人動電能及Spring Drive機芯，原理都是採用傳統的自動擺陀替機芯注入能量，把石英表進一步「機械化」。

石英還有一個天性弱點，就是較易受溫度影響。石英震動器在攝氏25度表現最好，溫度上升會令它加快反之則減慢；設計師為了修正這問題，於是設計了溫度補償迴路，一旦溫度有異便會發出訊號給IC電路作出更正，如此一來，石英機芯的精準度又增進約10倍，誤差率亦由月計提升到以年作單位。超級石英機芯因而誕生，以下介紹的石英表都是超級精準的表表者…

Citizen
ECO-Drive One

誤差：每月±15秒

一塊電池也太厚了，在Citizen眼中，最好的動力來源是──光。所以在兩年前適值Eco-Drive光動能誕生40周年，品牌研發了全球最薄的腕表Eco-Drive One。它內搭的Cal. 8826石英機芯只有1mm厚，根本不能想象這麼多電路板、電子零件是如何擠進這薄薄空間內；Eco-Drive One連同表殼也只不過厚2.98mm，戴上手有史無前例的「輕」「薄」感。

兩年前創下纖薄的紀錄，迄今無人能打破，只有它高處不勝寒在自我改良。這枚光動能機芯，無論吸取天然光或人造光，一旦充滿電便能運行1年之久（初推出時只有10個月），誤差率是每月±15秒。也由於機芯太薄太脆弱，所以直徑37mm表殼要特別將它保護，選用的材質是非一般堅硬防刮的金屬陶瓷。今年品牌帶來限量1,000枚的特別版，表圈以Altic製成，是一種維氏硬度達1900HV的超硬物料。（秋季推出，6,400美元）

F.P. Journe
Elegante

誤差：每月±15秒

2014年，F.P. Journe做了一個叫眾人驚訝的舉措──推出石英表。

由獨立製表匠研發8年造出一枚石英機芯，不是不叫人驚訝的。既然做了，當然大大方方展示給世人，Elegante表底表面也坦蕩蕩的暴露著它的石英身分。大師把電路圖刻意設計，建構出優美的幾何線條，看罷表底你說這是一枚最漂亮的石英機芯，我不會反對。表盤的4:30位置也開了視窗，內裡是一個動力感應裝置，它說明了機芯擁有非一般功能：如果腕表沒人戴處於靜止狀態約半小時，便會進入「備用模式」，這時候指針會停止，內裡的齒輪系也會休息，只餘下微型處理器繼續緊守崗位量度著時間……好了，一旦重新戴上腕表，指針便會以順或逆時針走回當下時間，是順或逆，視乎哪個途徑較短，以最細心的設計省下最大的能量。將所有能量省下來，令腕表的電池壽命最高長達18年（最短也有8年），打破所有電池石英表續航力紀錄！
如果再有人說石英表不能登大雅之堂，是要打pat pat的。這枚由大師打造頻率達32,768 Hz的石英機芯，內搭於40 x 35mm或48 x 40mm的扁平酒桶形表殼，成為了品牌最便宜最入門的作品。（$119,000）

Breitling
Exospace B55

誤差：每年±15秒

這枚石英表跟其他的不一樣，一來它搭載的是超級石英機芯，二來它兼備智能功能。

品牌自製的B55機芯，有SuperQuartz超級石英機芯之稱，獲得瑞士官方天文台認證的它由於擁有溫度補償裝置，所以精準度比一般石英機芯提升10倍，±15秒誤差由每月改寫為每年。另一方面，當這枚專為航空專業人士而設的腕表跟手機連接，便可以在電話設定時間、時區轉換、調校鬧鐘、設置夜間模式等。如手機接收到電郵、Whatsapp訊息、電話來電、行事曆提醒等，都可以「推送」到腕表上；倒轉過來，用家也可以把腕表記錄下來的計時資料、飛行時間等回送到智能手機，方便用來分析數據、儲存、分享等。

又有指針又有兩個液晶顯示，要學習功能多多的Exospace B55真的不容易，由於腕表是為飛行員而設，所以如電子測速計、高達50次分段連續計時、倒數/正數計時系統，以及航空領域專用的「飛行時間」計時功能它亦兼備。以黑色鈦金屬打造的表殼直徑46mm，單向旋轉表圈飾有標誌性的表圈指示器，防水100米。（$72,570）

Grand Seiko
9F82

誤差：每年±10秒

經歷5年研發、首代9F機芯誕生於1993年，四分一世紀過去，有不少表迷仍然認為它是最好最準最穩定的石英機芯。
品牌帶來25周年限量版，表盤密密刻有「GS」及「9F」圖案，在6時位設有一個18K金五角星。不過新表在港返一枚賣一隻，我們只能找來普通版拍照介紹給大家。要數9F的過人之處，恐防要花兩三版紙，這裡只重點列出一部分……

為避免秒針走動時出現或多或少的氈震問題，「齒隙自動調校機制」以游絲將之緩和解決，日本人就是有這份「吹毛求疵」的修正精神；雙脈衝控制摩打就為機芯帶來像機械機芯的高扭力，以帶動較大較重的時分指針，另外也可令秒針每秒跳動由一格增至兩格；表匠還以特別凸輪與槓桿，把彈簧拉力累積再瞬間爆發，使日期輪能在1/2,000秒轉動，快速程度媲美機械機芯；內部超氣密設計就是避免更換電池時空氣及灰塵會滲入機芯；溫度控制系統每天替機芯測量540次，把資料傳送給IC補償；傳統表冠轉一圈能調校60分鐘，9F機芯只會轉動20分鐘，方便校表時更精準；電池壽命長達3年也是長氣一族。

最後不能不提的，是當一般石英機芯大部分以機器製造，精工的9F則堅持以兩位表匠攜手組裝，打磨修飾及人情味都不能同日而語。（$17,500）

Longines
Conquest V.H.P.

誤差：每年±5秒

藝高人膽大，名字敢叫V.H.P.，Very High Precision，就代表腕表的確技高一籌，精準度做到每年誤差±5秒！
Longines一向在石英研發上不遺餘力，早在上年紀五十年代已推出首枚石英鐘，服務於納沙泰爾天文台。更傳奇的，是它推出了Chronocinegines影像計時器，能在體育比賽中拍攝1/100秒的菲林影像，奠定了日後品牌成為各大運動項目的官方計時。1969年品牌有份參與研發石英機芯，到了1984年，首枚Conquest V.H.P.也誕生了。

去年重生的Conquest V.H.P.功能及性能皆大躍進，除了精準度嚇人，內裡的GPD（齒輪位置檢測）系統也相當厲害，一旦腕表受到嚴重衝擊或磁場干擾，指針便會停頓，待不良影響消失後，系統才會把刻下時間資訊傳給指針，讓它們「重回正軌」。除了大三針，Conquest V.H.P.也新增了計時款，3:00位置是30分鐘累計、9:00位置是12小時累計，6:00位置是小秒針；最後要特別一提，雖然不設星期、月份、閏年顯示，但腕表其實是一枚萬年曆，日期窗的顯示直到公元2400年也不用調校。腕表款式繁多，表盤有藍色、碳灰色、銀色或黑色選擇，亦可配襯不鏽鋼鏈帶、黑色PVD表帶、藍色或黑色橡膠表帶。（約$13,400）

是極限了嗎？
Citizen一年只有眨吓眼的1秒誤差！

誤差：每年±1秒

是如何做到的？一年誤差只有±1秒的機芯！1秒，眨一眼都1秒了，這還算是誤差嗎？它跟手機上的時間顯示還有分別嗎？這是機芯的極限嗎？

Citizen為慶祝誕生100周年而研製的Cal.0100光動能機芯，成功登上全球最精準機芯。這要歸功於內裡一個AT切割石英振盪器，它的震頻達到8,388,608Hz（是一般機械機芯的1,600萬倍！），溫度穩定器令它能在-200C至600C間發揮最佳狀態。以為震頻高耗電就大嗎？錯了，如果充滿電後把它放在全黑環境，機芯能運行至少半年時間。

懷表的設計源自品牌於1924年推出的第一枚懷表作品，是追源溯本，是飲水思源。可惜的是，這枚搭載只厚2.92mm的光動能機芯之懷表是非賣品，純粹為慶祝品牌一世紀而臉上貼金。

不用可惜的是，Citizen已表明這項高精密技術將會應用於下年作品，會是腕表嗎？會秉承超薄嗎？下年正正是石英表誕生50周年紀念，在不一樣的Baselworld內我們拭目以待……

震頻達到8,388,608Hz的Cal.0100光動能機芯，是Citizen為慶祝誕生100周年而研製，每年誤差只有±1秒。

2018-09-24

text : Ringo