一枚质量仅有百分之几克的元件将时钟从机械装饰转变为科学仪器，足够精准的时间测量助力航海家探索海洋，随后又将人类带入太空，摆轮游丝（Balance Spring/Hairspring）的故事是一段奇妙的冒险旅程。
积家Reverso Tribute Gyrotourbillon球型陀飞轮翻转腕表组装
混沌伊始，天地唯有黑暗和空虚；制表始创，至关重要的螺旋弹簧尚未萌生。早在文艺复兴时期，为了或多或少规范钟表机制的速率，制表师们殚精竭虑，青丝变白发。彼时，怀表大多挂在脖子上，或者缠绕腰间，甚少处于静止状态，振荡器不断受到干扰，因而走时精准度也就实在不敢恭维。游丝脱胎自猪鬃，“细如发丝”的表达毫不夸张。在这个精致的金属元件（形状如同阿基米德螺旋主发条）发明之前，当摆轮完成半周期振荡，就是凭借猪鬃的弹性摆动复位，这是一个经常被忽略的事实。因此，早期的“机轴擒纵机构”（Verge Escapement）依靠有机物维持振荡：这难免令人惴惴不安，因为大气湿度的微小变动就足以影响机制运作，所谓失之毫厘，谬以千里。
积家Reverso Tribute Gyrotourbillon球型陀飞轮翻转腕表组装
革命性创新
这种混杂金属和有机毛发的机制既不成熟，也不实用，但却成功地激起了十七世纪（被历史学家称为“黄金时代”）科学家和学者的兴趣。时间本身并无意义，历史因伟人之名变得厚重非凡。让我们记住那些先行探寻时钟规范运作的饱学之士：伽利略、牛顿、惠更斯、Abbot Jean de Hautefeuille、以及英国数学家和物理学家罗伯特·胡克等等，他们都想方设法，提高对应年代时钟的规范性。尊享盛名的激励，名留青史的渴望，到了1630年代，科学家们开始寻求规范时钟速率，进而惠及所有便携式计时仪器的方法。
这是一个艰巨的挑战，堪比寻找哲学家的石头和永动机。最初，天文学家伽利略通过观察，发现了摆的等时性，并以此为基础构想出一种（虽然不完美）机器。时钟的替代元件出现在1659年，荷兰数学家和天文学家克里斯蒂安·惠更斯将钟摆悬挂在螺纹上，并采用与擒纵机构非刚性连接的方法。这引出了一个棘手的问题，即如何确保时钟的精准计时？1660年，布莱士·帕斯卡（机械计算器发明者）针对摆轮不规范运作提出了他的解决方案。布莱士·帕斯卡建议应用纤比人类头发的扁平游丝，将其与调节摆轮相连，以防止时钟受到轻微冲击或突然移动时失去平衡。制表师们本该抓住这个想法；然而它却被遗忘在不知名的角落。
积家Reverso Tribute Gyrotourbillon球型陀飞轮翻转腕表组装
争议性专利
广泛共识，1675年1月23日，克里斯蒂安·惠更斯被认定为游丝的发明者。这种纤薄的螺旋状弹簧改变了游戏规则，将时钟的精度提升了一个数量级，然而发明的所有权仍有争议，并引发了制表行业第一次真正的论战。克里斯蒂安·惠更斯向伦敦皇家学会的秘书发送了一封加密信件，简要解释了游丝的改良，被正式宣布为“inventor of the balance spring”（摆轮游丝的发明者）。此举立即引起了其他学者和著名制表师的抗议。Abbot Jean de Hautefeuille（时年28岁）声称早在惠更斯之前就已将这种原理概念化。而IsaacThuret（惠更斯委托他制造采用游丝的原型时钟）立即向Colbert提供了第二个样品，但这一次是以自己的名义。才华横溢的发明家罗伯特·胡克抛开缄默，声明早在1665年，他就提出了以纤薄螺旋状弹簧装配时钟的创意，并绘有证明图纸。
毫无疑问，惠更斯受益于胡克的研究，前者借鉴了后者的结论推进了自己的理论。但应该指出的是，作为著名科学家，惠更斯也提出了光的波动理论，并发明了一个元件。这个元件和自由式擒纵机构（棘爪或杠杆）结合，将时钟从机械装饰转变为科学仪器。短短一年时间里，此前没有配备游丝的时钟纷纷吐故纳新。曾几何时，十七世纪的时钟一潭死水，亘古不变；仿佛一夜之间，它们突然成为可靠的测量仪器，每日走时误差仅有5分钟。
游丝
日期：1675年1月23日
发明者：荷兰人克里斯蒂安·惠更斯
目的：使时钟更加精准
质量：小于0.05克
应用：摆轮振荡的等时性
结果：摆轮振幅恒定，时钟计时精准
制表行业才华横溢的头脑开始重新思考最适合提升时钟性能，精准标记时间的元件。
倘若时钟能够保证足够精度，导航员就可以确定并绘制出海上航行位置。制表行业才华横溢的头脑开始重新思考最适合提升时钟性能，精准标记时间的元件。继擒纵装置（主要是棘爪式）和摆轮（通常为双金属截断式）之后，十八世纪末十九世纪初最有天赋的天文钟制表师把注意力转向新型游丝，这种元件将进一步提高时钟的能量效率和走时精度。
天文钟随同船员畅游四海，因此第一个要解决的问题，就是由盐分和湿气引发的腐蚀。第二个问题在于温度的骤然变化，会影响金属的刚性，进而干扰整体精度。英国和法国的专家试验了各种材料，包括玻璃和黄金，都是非腐蚀性的。玻璃游丝长度几乎恒定，但太脆易碎；黄金游丝性能稳定，然而遇热容易延展。最终的选择是坩埚钢，经轧制、冷锻和热处理（蓝化），这种配置占据主导一直延续至二十世纪初。
摆轮游丝组装
功能服从形式
显而易见，游丝在确保时钟规范运作方面发挥着至关重要的作用。这种纤薄如纸的金属丝可以容易地保持平坦和螺旋状；然而，制表师们明白，只有与高品质擒纵装置和精心制造的摆轮相结合，这个元件才能发挥高效作用。制表师们发现，平游丝附接点会妨碍它均匀“呼吸”，每一次膨胀或收缩都会对摆轮，进而对时钟每日速率产生影响（虽然微小）。完美主义者开始寻找一种形式，使得游丝能够高效运作，同时又不会对系统产生外围干扰。一些选择了圆柱形，另一些选择了球形，无论哪种情况，目的均在于使游丝尽可能匀称平衡，从而做出最精确的振荡运动。彼时流行紧身时尚，怀表必须足够纤薄，因而这些游丝（圆柱形/球形）也就无法满足需求。制表师如约翰·阿诺德、其子约翰·罗杰和亚伯拉罕-路易·宝玑等改进平游丝，增添末端曲线（Terminal Curve/Overcoil），这确保了阿基米德螺旋12或15个线圈的最佳同心度。
接下来，高品质时钟的精度有了显著的提高。1860年，法国巴黎综合理工大学的工程师埃杜德·菲利普斯发现了振荡周期、摆轮惯性矩、游丝长度和屈服力矩之间的联系，然后得出末端曲线的理想形状，游丝的重心落在几何中心，即摆轮上。这样，与摆轮宝石接触的枢轴就无需承受压力，同时还能减少枢轴尖端的摩擦（理论上，对位于水平位置的时钟而言）。制表品牌继续在高品质时钟的游丝中应用末端曲线，但游丝材质已经从轧制、冷锻和蓝化坩埚钢变成了复杂、高效和抗磁的合金。
亨利慕时的施特劳曼游丝
二十世纪的游丝
黄铜和钢双金属摆轮，以黄铜或金螺丝固定，搭配优质蓝钢游丝，这是二十世纪初之前的标准配置。随后，查尔斯·埃杜德·纪尧姆发明了以镍铁合金（36%镍和64%铁）制成的游丝，因其优越的抗磁性能和低热膨胀系数，被称为Invar游丝。与新型游丝搭配的，是单金属（铍青铜）摆轮，它的制造成本低于双金属摆轮，且抗磁性更佳。
1930年代初，莱因哈特·施特劳曼博士也研发出多种金属合金，用于改善游丝质量。合金中的元素数目至多可达七中，单位元素含量可能极少，这种令人印象深刻的组合促进了现代游丝的诞生。尽管外观朴实无华，但新型游丝的制造极其复杂，并且需要针对精密仪器进行大量投资，能够实现游丝自主生产的品牌并不多，少数专业公司实际上垄断了制表行业摆轮游丝的生产。
劳力士机芯的摆轮和游丝组装
创新成就
在制表界，Nivarox-Far是一个熟悉的名字。这家瑞士公司隶属于斯沃琪集团，是该国的主要制表元件（更具体地说是游丝）供应商。劳力士的大名人尽皆知。自1990年代，劳力士开始自主生产铁磁游丝，摆脱对于外部供应的依赖。2000年，劳力士推出创新发明——Parachrom游丝。这种蓝色游丝历经五年研发，不仅不受磁场干扰，抗冲击能力更提升十倍。同样在2000年，Vaucher Manufacture Fleurier接管两家专业精密微机械公司——Atokalpa和Elwin。三年后，它交付了首批铸造合金，合金成分至今仍然受到严密保护。以这种合金锻造的细线卷绕成螺旋状游丝，并于2005年正式投入生产。
2000年被山度士家族收购，如今Atokalpa公司专门从事摆轮和游丝制造
帕玛强尼可以依托强大的工业设备，自主生产所有腕表元件，包括游丝
“独立自主”的特质也让MELB集团显得格外与众不同。MELB集团旗下拥有Precision Engineering AG公司及其子公司MSG AG Manufacturing和亨利慕时。该集团应用莱因哈特·施特劳曼的经典配方和铣削技术自主生产配件和游丝，是为数不多的，掌握整个制造过程，并可为客户提供高质机芯（无论统制还是定制，采用NiSpan-C或PE 3000合金）的厂商之一。PE 3000（即Nivarox CT）由施特劳曼博士研发而成，是一种镍、铍铬、钛、锰、硅和铁合金，满足独立制表师的高度期望。这种合金具备优良抗磁性和热补偿性，非常适合天文台级别腕表机芯游丝的制造。
2014年劳力士在Oyster Perpetual Datejust Pearlmaster腕表搭载的Calibre 2236机芯中推出Syloxi硅游丝
未来之路
2002年，雅典表推出行业内第一款DIAMonSIL（DLC涂层硅）游丝，点燃创新革命燎原之火。拉绍德封国际钟表博物馆前馆长Ludwig Oechslin的设计，证实了这家拥有悠久历史的品牌的远见卓识和突破创意。百达翡丽、宝玑和劳力士不甘示弱，2006年三家制表品牌联手研发硅擒纵装置，其中就包括硅游丝。现在众多制表品牌以这种“未来”材质装配腕表机芯，包括宝玑、康斯登、雅典表、百达翡丽（某些特定型号）、帝舵（自主机芯）、欧米茄和劳力士（Syloxi游丝）等等。
劳力士摆轮和Parachrom游丝，Parachrom游丝采用铌锆合金，2000年获得专利
硅材质似乎无可挑剔：耐用、耐磨、热稳定、抗磁性极佳，完全符合所有需求。即使如此，传统制表师仍难免“吹毛求疵”：硅性脆，易于老化（不经表面处理五至十年，取决于表壳内空气湿度），并且无法修复；面对硅游丝，独立腕表维修人员需得备有完整替换元件；硅游丝不能应用传统清洁液；硅游丝无法承受摆轮质量，因而移动摆轮夹板时亦有损坏的高度风险。总而言之，硅游丝质量稳定、成本亲和、可大批量生产、能够更好地搭配摆轮，是对工业家祈祷的回应，然而它还是没有说服喜欢金属游丝的纯粹主义者。孰对，孰错？时间会给出答案......
文章由国信典当摘自腕表之家
