古埃及有個名為亞歷山卓的港口城市，孕育出許多知名的希臘學者，阿基米德便是其中之一。有一位不為世人所知的機械天才，當時也在亞歷山卓；他發明的機械水鍾影響深遠，不但此後千年的各式水鍾皆逃不脫其架構，齒輪裝置更因此開闢出自動機器之路。為什麼希臘的學術是在埃及發揚光大？這位機械天才究竟是誰？他的發明又如何帶來如此深遠的影響？
希臘文化開枝散葉
前面提到的阿基米德、希帕克與托勒密等人都被視為希臘學者，但實際上他們都不住在希臘；阿基米德的家鄉敘拉古城在義大利的西西里島，希帕克的故鄉在現今的土耳其境內，而托勒密則是生長於埃及。那為什麼他們都算是希臘學者？這是因為當時這些地區所使用的都是希臘語，文化上也完全希臘化了，因此都被歸屬於希臘文明的區域。。
為什麼希臘文化會從希臘城邦擴散到這麼廣的區域？這得從公元前四世紀講起。當時以雅典為首的希臘城邦在歷經與斯巴達的戰爭後已元氣大傷，反而位於希臘北部邊陲地區的馬其頓王國（Macedonia）勵精圖治、擴充軍事，終於在公元前 338 年統一希臘城邦。
兩年後，才二十歲的亞歷山大繼承王位，開始率軍南征北討，建立了橫跨歐、亞、非的龐大帝國。不過亞歷山大三十三歲就因感染瘧疾而英年早逝，死前來不及安排王位的繼承，原本駐守在各地的將領誰也不服誰，紛紛自立為王，帝國因此走上瓦解之路。
經過二十餘年的紛亂，終於在進入公元前三世紀前大局奠定，形成三個王國鼎立之勢。原來希臘本土的馬其頓王國由安提柯王朝（Antigonid dynasty）接管，盤踞亞洲領土的是塞琉古帝國（Seleucid Empire），埃及地區則是托勒密王國（Ptolemaic Kingdom）
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帝國雖已解體，但這三個王國仍然延續原來的希臘文化，因此不只希臘本土，從北非的埃及到地中海東岸，乃至美索不達米亞平原一帶，都仍屬希臘文明。
其中在埃及建立托勒密王國的托勒密一世（Ptolemy I），更是一心想將首都打造成像雅典那樣人文薈萃的城市。他不但找來建築師重新規劃亞歷山卓（Alexandria，又稱亞歷山大港），還建造亞歷山大博物館，希望它成為另一個柏拉圖學院，或亞里士多德的雅典學園。他的兒子托勒密二世於公元前283年繼任王位後，更是全力蒐集各地圖書，將它們集中在亞歷山大博物館內的圖書館，使得亞歷山大圖書館躍為世上藏書最豐富的地方。亞歷山卓成功繼承雅典的地位，成為西方的學術中心，也孕育出許多繼往開來的頂尖學者。
新亞歷山大圖書館
原埃及托勒密王朝的國王托勒密一世在公元前 3 世紀所建造的亞歷山大圖書館後續慘遭火災吞噬，公元 2002 年於原址附近重新建立新亞歷山大圖書館，規模極大，藏書量大約有800萬本
媲美阿基米德的機械天才
阿基米德正是其中之一。雖然他是回到故鄉敘拉古之後，才打造各種機械裝置，但據史書記載，他年輕時也曾來到亞歷山卓就學，之後才返回敘拉古。而在阿基米德尚未返鄉前，亞歷山卓也出現一位年紀與他相近的機械天才特西比烏斯（Ctesibius），他也運用齒輪發明瞭許多前所未有的機械裝置。雖然史書並未記載，但他與阿基米德同一時期都在亞歷山卓城內，令人不禁猜想他們兩人是否曾經互相切磋，分享齒輪的相關知識？。
特西比烏斯原本在父親開的理髮店裡幫忙，當時年紀輕輕的他就已經展現出機械天份，發明一個簡單的裝置讓父親可輕易地調整銅鏡高度。原來他發現砝碼在管子中落下時，墜落速度會因管內空氣受到擠壓而減緩，於是想到可以接上銅鏡，便能減輕升降銅鏡所需的力道。據說他在實驗的過程中，發現管子會發出高低不一的聲調，靈機一動而發明出類似管風琴的樂器。特西比烏斯後來受到托勒密二世的賞識，成為亞歷山大博物館的館長，發明出更多機械裝置，其中又以一款“水鍾”最具開創性……
水鍾歷史悠久，至少公元前一千五百年的埃及就已經有了。最早的水鍾只是在容器底部鑽個小孔，讓水緩慢地流出，然後看水面降到容器內壁哪個刻度，而得知目前經過多少時間。這種計時方式並不準確，因為水流出的快慢會隨著水量減少而改變，流失的速度並不穩定，無法作為可靠的計時裝置。直到公元前三世紀，特西比烏斯運用齒輪將水鍾徹底改造成全新的機械水鍾，人類才終於真正有了所謂的時鐘。
特西比烏斯是亞歷山大城極負盛名的發明家，對於氣體力學及機械裝置極有興趣，也是最早做出精準水鐘的始祖
第一個真正的時鐘
特西比烏斯設計的水鐘有三個水箱。第一個是大儲水槽，裡頭的水不斷流進第二個水箱。第二個水箱的頂端開了個排水孔，就像現在浴缸或洗手檯的設計，超過排水孔的水便會流出，好讓水面一直維持在固定高度。如此一來，從第二個水箱底部的閥口流出的水，就會以固定的速率慢慢滴落到第三個水箱，解決了過往水鐘不準的問題。
第三個水箱有個浮球，上面立著一個手持長矛的人像。長矛的作用相當於時鐘的指標，尖端指著一個畫有刻度的圓筒；刻度表最底下是日出之時，由下往上共有二十四格，代表一天二十四小時。當浮球隨著水面不斷上升，長矛所指的位置也從圓筒底部逐漸往上，直到刻度最頂端時，也就是過了二十四小時後，第三個水箱的水便會因為虹吸原理，而從倒 U 型的細管一瀉而盡。於是浮球又降到底部，長矛尖端也回到刻度最底下的位置，再從頭開始另一個二十四小時的計時，如此週而復始。
不僅如此，從倒 U 型細管流出的水會暫留在一個類似水車的轉輪，水的重量使得轉輪轉動一格後，暫留的水也跟著被倒光，轉輪隨即停止不再轉動。因此與輪軸齧合的另一個齒輪也只轉動一齒，進而帶動刻度圓筒轉 1/365 圈，好讓長矛第二天指向新的刻度。原來圓筒上的刻度並非單一不變，而是高低起伏如波浪般的線條環繞圓筒一圈。
特西比烏斯設計的水鍾能夠自動計時，且具有校正晝夜長短功能
這是因為當時並不是將一天等分為二十四小時，每個小時長度都一樣，而是將白天（日出至日落）與黑夜各均分為十二小時。結果夏季晝長夜短，白天的一小時就比夜晚的一小時來得長；冬天剛好相反，變成夜晚一小時比白天一小時來得長。所以圓筒上的刻度也得跟著調整：夏季時白天的格子寬一點、夜晚的格子窄一點；冬天就反過來，白天的格子窄、夜晚的格子寬。這樣圓筒每隔一天自動轉 1/365 圈，刻度才符合當日實際的晝夜長度，長矛指標也就能一年三百六十五天，每天都指出正確的時刻。
機械水鍾為自動機器揭開序幕
特西比烏斯將計時裝置的準確度提升到前所未有的程度，這款機械水鍾也成為史上第一個不分日夜、室內室外都可持續顯示正確時間的時鐘。而且他的設計影響極為深遠，雖然後來東西方陸續都有更加精進改良的水鍾，但基本架構仍逃不出這個最初的原型。此後一千多年，水鍾一直是最準確的計時裝置，直到十四世紀才被改用砝碼搭配擒縱輪的機械鐘取而代之。
特西比烏斯的水鐘不僅是計時裝置的重大革新，更是機械裝置的一大突破。不像其它機械裝置一定要有人操作，一旦停手就會立即停止；這個水鍾只需要有人適時補充儲水槽的水，確保水流源源不絕滴下即可，裡面的水車、齒輪等元件就會環環相扣地自行運轉，告訴人們目前時刻，過程中完全不需人力介入。這具機械水鍾因此成為自動機器的開端，為後世示範將一些簡單的機械元件加以組合，竟然就能造出一部自動機器，會自己按部就班地完成被賦予的任務。
自動機器對日後計算機的發明有深遠的影響。雖然直到十九世紀，齒輪裝置才出現所謂的“通用型計算機”，可以做各種加減乘除的計算，不過回顧這條兩千年崎嶇而漫長的道路，自動機器一直是重要的推手。這是因為水鍾，乃至後來結合天體執行的天文鐘，原本就牽涉到加法與進位的計算。
另一方面，自動機器裡的元件按照預先所設定的程式，自行一步一步地運作，更是計算機的基本精神。因此，除了水鍾與天文鐘這類實用裝置之外，無關乎計算的自動機器，仍間接地造就未來計算機的發明。
