Trước giai đoạn canh tân đất nước, người Nhật dựa theo chu trình mặt trời để tính thời gian. Ban ngày khởi đầu từ bình minh đến hoàng hôn, ban đêm tính từ hoàng hôn của ngày hôm trước đến bình minh của ngày hôm sau. Mỗi ngày và đêm được chia ra làm 6 phần gọi là khắc. Cách tính thời gian này gọi là Futei-jihou.

Một chiếc đồng hồ Nhật Bản được chế tác trong thời Edo

Tuy nhiên, ngày đêm dài ngắn khác nhau tùy theo mùa, thời gian của mỗi khắc giữa đêm và ngày trong mùa hè và mùa đông cũng dài ngắn khác nhau. Đến thế kỉ XVII thời Edo, người Nhật kết hợp cách tính Futei-jidou và kỹ thuật cơ học du nhập từ phương Tây để tạo ra những chiếc đồng hồ cơ. Chính quyền lúc bấy giờ rất xem trọng những người thợ làm đồng hồ, họ thường được nhắc đến với tên gọi “Tokei-shi” tức “nghệ nhân chế tác đồng hồ”.

Người Nhật đã cải tiến các bộ phận cốt lõi của chiếc đồng hồ châu Âu để biến nó thành các kiểu đồng hồ Nhật Wado-kei. Đây là một trong những chiếc đồng hồ cơ đầu tiên của Nhật, kim đồng hồ di chuyển nhờ sự hoạt động của một bộ phận giống như con lắc gọi là Tenbu. Có một điểm rất đặc biệt là tốc độ di chuyển của kim đồng hồ luôn phải thay đổi. Vào mùa đông, ngày thường ngắn hơn đêm nên kim đồng hồ chỉ thời gian ban ngày phải chạy nhanh hơn so với thời gian ban đêm. Máy móc không thể tự nhận biết sự thay đổi mùa trong năm, vì thế, thợ đồng hồ, tức là Tokei-shi, thường xuyên điều chỉnh vận tốc của kim đồng hồ để nó vận hành theo cách tính thời gian riêng của họ.

Nước Nhật vào thời Edo có rất nhiều Tokei-shi tài năng, hầu hết họ đều làm việc cho chính quyền và có cùng nhiệm vụ duy nhất là chế tạo đồng hồ. Kỹ thuật chế tạo thiết bị đo thời gian của Nhật Bản trong giai đoạn này phát triển rất mạnh, nhiều kiểu đồng hồ mới, cải tiến ra đời, trong đó có đồng hồ quả lắc yagura, đồng hồ treo tường Shaku có thước đo nhiệt độ…Ngoài kiến thức cơ học và tay nghề cao, nghệ nhân chế tác đồng hồ thời Edo cần phải có học vấn, bởi lẽ trên mặt đồng hồ biểu thị hoàn toàn bằng chữ và số theo Hán tự.

Giữa thế kỉ XIX, lịch sử ngành công nghiệp sản xuất đồng hồ Nhật Bản chứng kiến cuộc cách mạng đầu tiên. Đó là sự ra đời của chiếc đồng hồ tráng lệ Mannen dokei, hay còn được biết đến với tên gọi “Vạn niên tự minh chung”. Đồng hồ có 6 mặt biểu thị cách tính thời gian, lịch ngày tháng khác nhau giữa Nhật Bản và phương Tây cũng như chu kỳ của Mặt trời. Mannen dokei là chiếc đồng hồ vận hành hoàn toàn theo cơ chế tự động. Nó có thể làm việc suốt một năm mà không cần lên dây, đồng hồ cũng tự đổ chuông mỗi giờ.

Chiếc đồng hồ Mannen dokei

Cha đẻ của chiếc đồng hồ này là nhà phát minh độc lập chuyên về lĩnh vực cơ học nổi tiếng thời Edo, Tanaka Hisa-shige. Ngoài đồng hồ Mannen dokei, di sản mà Hisa-shige để lại còn có những con búp bê cơ học quý giá như búp bê bắn cung, búp bê phục vụ lễ trà. Ông đã ứng dụng cơ chế truyền động của bánh răng trong búp bê phục vụ lễ trà để chế tạo đồng hồ Mannen dokei. Chiếc đồng hồ được tạo nên từ hơn 1.000 bộ phận, chúng phối hợp cùng nhau để thực hiện các chức năng phức tạp. Bánh răng, có hình dáng giống như răng của loài côn trùng, là một trong những bộ phận rất quan trọng. Nó là trung tâm truyền động thúc đẩy các bánh răng khác vận hành liên tục trong suốt chu kì kéo dài cả năm.

Nhà phát minh độc lập chuyên về lĩnh vực cơ học nổi tiếng thời Edo, Tanaka Hisa-shige

Vào năm 2004, chính phủ Nhật Bản đã thiết lập nguồn quỹ thực hiện dự án tạo ra một bản sao theo nguyên mẫu của Man-nen dokei. Dự án qui tụ hơn 100 kỹ sư, họ tiến hành công việc trong hơn 6 tháng với sự hỗ trợ của các thiết bị kỹ thuật công nghiệp. Một chiếc đồng hồ Man-nen dokei mới ra đời, tuy nhiên, bản sao này không thể chính xác hoàn toàn như nguyên bản, một số bộ phận không thể tái tạo được như thật.

Chiếc đồng hồ của Tanaka Hisa-shige hiện đang được trưng bày tại Viện Bảo tàng Khoa học Quốc gia Tokyo. Nó cũng được công nhận là tài sản văn hóa quan trọng của chính phủ.

Thanh Tâm