因為陀飛輪是一個基于解決實際問題而產(chǎn)生的天才構(gòu)想，同時，要實現(xiàn)這個構(gòu)想，需要極其高超的技藝、專注和耐心。
為什么說陀飛輪是一個天才的構(gòu)想？我們要從陀飛輪起源聊起。
一、陀飛輪的起源
陀飛輪的發(fā)明者，是生活在十八世紀的路易 寶璣先生，寶璣先生是一名制表大師，那時代的制表師往往在數(shù)學(xué)、天文學(xué)和物理學(xué)上也有很深的造詣，因為鐘表是時間的藝術(shù)，和天體運動也息息相關(guān)。這一點從寶璣先生對陀飛輪的命名也能看出來，陀飛輪音譯自法文Tourbillon，這個詞源于笛卡爾在他哲學(xué)原理中的定義：「行星圍繞太陽旋轉(zhuǎn)，存在于由此產(chǎn)生的漩渦之中」。在鐘表界中，Tourbillon形象的闡述了陀飛輪的結(jié)構(gòu)——一個行星系統(tǒng)和它的單軸旋轉(zhuǎn)運動。
陀飛輪的發(fā)明是為了解決地心引力對機械表的影響。這句話可能對非專業(yè)的朋友不太友好，什么是地心引力對機械表的影響？
要理解陀飛輪的底層邏輯，我們需要從頭梳理一下機械表基本結(jié)構(gòu)，認識機械表的核心部件——擒縱調(diào)速機構(gòu)。
擒縱調(diào)速機構(gòu)是機械表的大腦，機械表的走時快慢、精準度都是由擒縱調(diào)速機構(gòu)決定。擒縱調(diào)速機構(gòu)包括擒縱輪、擒縱叉和擺輪游絲，這其中擺輪游絲又是核心中的核心。
為理解擺輪游絲的重要性，我們鋪墊兩個小概念：擺輪的等時性和機械表的方位差。
什么是擺輪的等時性？
在鐘表設(shè)計理論中，認為擺輪在做往復(fù)運動的時，每次一次往復(fù)運動所用的時間是相等的，這是擺輪的等時性。擺輪往復(fù)運動的等時性是鐘表設(shè)計的理論基礎(chǔ)，源自伽利略的擺錘運動理論，所以我們可以看到在古典機械鐘下面都會掛一個往復(fù)運動的擺錘。
在理想狀態(tài)下，擺輪的重心在中心軸上，游絲按照阿基米德螺旋線盤繞，每一圈游絲的間隔相等（類似于蚊香盤），這樣才能保證擺輪在周期往復(fù)運動中的等時性。
什么是方位差？
由于材料密度、加工精度方面的原因，很難做到擺輪游絲的重心集中在擺軸中心，同時，游絲自重受地心引力的影響，當(dāng)懷表或者手表從平放改為側(cè)放的時候，游絲重心偏移，整體偏下，在運動中這種偏移更加明顯，這些因素會破壞擺輪周期運動的等時性，從而產(chǎn)生誤差，因此產(chǎn)生的誤差我們稱之為方位差。
在一個每天振動接近50萬次的系統(tǒng)中，些許的誤差都會累計，在十八世紀懷表平面擺放和側(cè)面擺放的方位差相當(dāng)大，有可能達到幾分鐘甚至十幾分鐘。即使在現(xiàn)代制表業(yè)中，材料科學(xué)和精密制造水平有了大幅提升，但是地心引力對游絲的影響不可避免，腕表在不同位置依然會產(chǎn)生方位差。
在我保養(yǎng)腕表和調(diào)校機芯的過程中，也經(jīng)常遇到，配置常規(guī)的擒縱調(diào)速機構(gòu)的腕表，在水平方位，日差+5秒，但是側(cè)方位日差-4秒，應(yīng)對這種情況，往往只能測試六個方位誤差，取日差的最小平均值。
所以高級的腕表機芯出廠都會進行四方位或者五方位調(diào)校，平均各個方位差，以降低整體日差。但即使是六方位調(diào)校的腕表，在日常生活中，手腕時刻都在運動，腕表的方位也在隨之改變，六個方位保持的時間并不均衡，面對無處不在的地心引力，機械表的位差依然沒有完美的解決方案。
針對這種情況，寶璣先生在兩百年前就提出了解決辦法—陀飛輪。陀飛輪天才的創(chuàng)意在于，將鐘表核心的擒縱機構(gòu)整體放進一個框架之內(nèi)，使框架圍繞軸心——也就是擺輪的軸心規(guī)律性地做360度旋轉(zhuǎn)。目前，大多數(shù)陀飛輪是1分鐘轉(zhuǎn)一圈（360度），這也是業(yè)內(nèi)公認的理想旋轉(zhuǎn)速度。配置有陀飛輪的腕表，擒縱調(diào)速機構(gòu)一直在機芯內(nèi)圍繞擺輪軸心勻速旋轉(zhuǎn)，無論腕表處于什么位置，地心引力對擺輪游絲的影響都會被相對應(yīng)的另一點（擒縱調(diào)速機構(gòu)旋轉(zhuǎn)到相對180°）抵消。
陀飛輪并沒有消除地心引力對腕表的影響，只是利用精巧的機械結(jié)構(gòu)，不斷旋轉(zhuǎn)擒縱調(diào)速機構(gòu)，把地心引力的影響降到了最低。
陀飛輪是制表師們對時間極致精準的追求，是人類智慧和工匠精神的完美結(jié)合。
二、陀飛輪的發(fā)展
從1795年陀飛輪誕生，迄今兩百多年時間里，很多的制表師把這一領(lǐng)域當(dāng)作時計界的圣母峰，不斷有優(yōu)秀制表師去挑戰(zhàn)它，試圖改進設(shè)計和結(jié)構(gòu)，陀飛輪的技術(shù)疆界，也不斷被打破。
1、第一代陀飛輪（即傳統(tǒng)陀飛輪結(jié)構(gòu)）
其基本結(jié)構(gòu)遵循最初的設(shè)計，陀飛輪結(jié)構(gòu)由“飛輪旋轉(zhuǎn)框架”和“飛輪固定支架”不可或缺的兩部分構(gòu)件組成。
后續(xù)的制表師在保證陀飛輪功能性的前提下，對框架進一步雕琢優(yōu)化。
比如，著名的GP三金橋，就是經(jīng)典的傳統(tǒng)陀飛輪。
2005年香奈兒推出的首款復(fù)雜功能型陶瓷腕表05-T.1，使用的傳統(tǒng)陀飛輪結(jié)構(gòu)，我們可以很明顯看到陀飛輪結(jié)構(gòu)上一字型“飛輪固定支架”，這是現(xiàn)代陀飛輪最常用的結(jié)構(gòu)。
這款機芯由瑞士鐘表谷“拉夏德芳”的香奈兒制表廠精心雕琢而成，收藏款每款限量12只，陀飛輪結(jié)構(gòu)雖然不是自制，搭配上陶瓷表殼依然很亮眼。
2、飛行陀飛輪表（FlyingTourbillon）或者稱為浮動陀飛輪
1927年，德國制表大師AlferdHelwig成功制造沒有“飛輪固定支架”的陀飛輪懷表，這種陀飛輪由一種自由式框架支撐整個調(diào)速旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，取消了“飛輪固定支架”。浮動陀飛輪一方面能夠讓陀飛輪更加扁平，符合腕表的設(shè)計。
我們國產(chǎn)的海鷗陀飛輪，就屬于飛行陀飛輪。飛行陀飛輪的特點是，整個陀飛輪框架會跟隨著一起轉(zhuǎn)動。
2022年，香奈兒推出全新的J12 Diamond Tourbillon腕表，搭載Caliber 5機芯，使用的就是浮動陀飛輪結(jié)構(gòu)，浮動式陀飛輪框架的正中央點綴著一顆鉆石，鉆石經(jīng)由精準切割，以令其最大程度地閃耀光彩，跟隨秒針轉(zhuǎn)動，制造出令人沉靜的律動。這是香奈兒首枚自制陀飛輪機芯，機芯主甲板上留有象征香奈兒高級制表自制機芯的獅子圖案。
與傳統(tǒng)陀飛輪相比，浮動陀飛輪去掉了飛輪固定支架，結(jié)構(gòu)更加靈動，把香奈兒的優(yōu)雅和腕表機密結(jié)構(gòu)的動感藝術(shù)美發(fā)揮到了淋漓盡致。
3、神秘陀飛輪表（MysteryTourbillon）
1993年，著名的華人制表師矯大羽在香港首創(chuàng)發(fā)明并且制造成功「神秘陀飛輪」。
這款陀飛輪更進一步奇跡般地取消了“飛輪旋轉(zhuǎn)框架”，其實并不是直接把支架去掉，而是選用藍寶石水晶替代了原本金屬制造的“擺輪夾板”。
這種設(shè)計大大減輕了飛輪重量，并且可以加大擺輪的直徑以增強計時的穩(wěn)定性。
4、現(xiàn)代復(fù)雜陀飛輪
除了以上介紹的，其實還有很多現(xiàn)代復(fù)雜陀飛輪，包括雙軸陀飛輪、三軸陀飛輪，雙陀飛輪和球型陀飛輪等等。
三、陀飛輪的制造難度和工藝要求
陀飛輪的制造并非一蹴而就，將擒縱調(diào)速機構(gòu)固定在一個“籠筐”里每分鐘勻速轉(zhuǎn)動一周，原理看起來簡單，但是實施起來卻是另外一回事。
寶璣在1795年便設(shè)計出了陀飛輪的結(jié)構(gòu)，但是直到6年后的1801年才制作出第一只陀飛輪，前兩只陀飛輪（搭載169型機芯陀飛輪懷表和搭載282型機芯陀飛輪懷表）還是實驗性制作，到四年后的1805年才正式把陀飛輪懷表推向市場，寶璣先生終其一生也只制作了35只陀飛輪。
據(jù)統(tǒng)計，從1795年到1950年，全世界制作的具有陀飛輪裝置的懷表及手表，大約只有600只，這些腕表主要用來參加各種計時比賽，其中很多都是經(jīng)典名作。
陀飛輪的制造難度由此可見一斑。
難點之一是陀飛輪的整體重量必須非常輕。
“籠框”和陀飛輪一般不能超過1g，最輕的陀飛輪甚至只有0.2g。所以陀飛輪的框架需要做得非常纖細而又堅固，如果陀飛輪超重，發(fā)條的能量會被快速消耗，還會增加精準度的問題。
難點之二在于，陀飛輪由至少70個精細部件組成，其中大部分零件需要依靠手工，以傳統(tǒng)的制表工具，經(jīng)過百余道工序制作成形，而且公差容零件忍度極低，尺寸要求非常嚴格，才能保證最后組裝的陀飛輪正常并準確地運轉(zhuǎn)。
正因如此，1947年以前，鮮有品牌能獨立生產(chǎn)陀飛輪懷表、手表。包括百達翡麗、江詩丹頓、芝柏、雅典這些大牌的陀飛輪懷表不少是找制表師訂購加工，然后再打上自家的商標出售。
難點之三在于，裝配和調(diào)試難度很高。
每一只陀飛輪的裝配都需要經(jīng)驗豐富的高級制表師極具耐心和高超的技藝，不斷調(diào)試。
2007年率隊攻克陀飛輪技術(shù)的國家級制表大師、海鷗首席技師楊作斌說，裝配調(diào)試一只陀飛輪手表得裝半年。
難點之四在于，陀飛輪制表師培養(yǎng)不易，人才稀缺。
表廠培養(yǎng)一名普通的制表師至少需要十年，而有能力獨立制作陀飛輪的制表師，就稱得上鐘表大師，至少需要二三十年的造詣。
從陀飛輪誕生至今的200多年里，能獨立制作陀飛輪的制表大師不超過200人。這其中的佼佼者要數(shù)“陀飛輪世家”的Albert Pellaton-Favre 和他的兒子James César Pellaton，他們是那個時代的神。
陀飛輪一定程度上代表了機械表制造工藝的最高水平，能夠研發(fā)、自產(chǎn)陀飛輪的表廠，都是硬實力的體現(xiàn)。
四、陀飛輪的結(jié)構(gòu)和運行原理
在了解了陀飛輪的非凡創(chuàng)意和理論基礎(chǔ)之后，你肯定還想知道，這么復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)運動是怎么實現(xiàn)的？掌握了陀飛輪運行原理，可以幫助我們更好的欣賞陀飛輪的高超技藝和非凡設(shè)計。
以香奈兒今年推出的新款自產(chǎn)機芯CALIBER 5為例，我找了個透視圖。
1~4是整個陀飛輪框架內(nèi)最基本的四個部件：1-擺輪，2-擒縱輪，3-飛輪固定支架，4-固定在底座上的四輪。
秒輪通過框架底座上的軸齒帶動整個飛輪固定支架（3）【包括支架上固定著的擺輪（1）、擒縱叉和擒縱輪（2）】一起勻速旋轉(zhuǎn)，在飛輪固定支架（3）圍繞軸心自轉(zhuǎn)的過程中，擒縱輪的軸齒咬合著固定四輪（4）的齒面，四輪固定，所以擒縱輪會因旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生自轉(zhuǎn)的動力，同時，擒縱輪（3）通過擒縱叉帶動擺輪（1）往復(fù)振動，完成調(diào)速計時。
歷經(jīng)兩百余年，陀飛輪的魅力，或許可以用釀酒來形容，越陳越醇。盡管如今我們已經(jīng)有了更多可以令腕表走時更精準的方法，陀飛輪依然是最讓人迷醉的復(fù)雜功能之一。
