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人类在计时领域留下的印记
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发表时间:2019-02-28 18:01来源:羊城晚报

一万多年的人类文明史中,每个伟大的文明,比如古中国、古印度、古埃及等,都创造了自己的计时方法,也有许多伟人都为计时领域留下了自己的印记:像亚里士多德、哥白尼、伽利略、牛顿、爱因斯坦、霍金等。

不同文明 对时间有不同理解

屈原曾经写过一篇文章《天问》,问天和地是怎么形成的,时间是从哪里来的。从人类文明开始,就是对时间的认识,也就是说人类文明的开始就是对时间认识的开始。

屈原天问.jpg

那么到底什么是时间呢?对此,杜如虚说,来自不同文明的人,不同地方的人对时间的看法不一样,在西方国家的文化中,都认为时间是单向的,一去不复返。而在东方文化中,尤其是宗教中,都会提到“来世”的概念,认为时间是循环无始无终。而澳大利亚原居民文化中,甚至没有时间的概念,所以他们觉得时间是虚拟的。

观察日月星辰 古人发明了历法

在公元前9千多年的时候,人们开始计时,“日”就是日出日落,“月”是月盈月亏,而“年”就是四季的循环。

但是,除了“日”好测量,“月”和“年”都不好测量。后来,有人发明了日晷。而日晷本身就是利用了太阳一天的变化中,所产生的影子的变化。

而到了晚上,人们就通过观察星星来感知时间。古埃及人主要是观察天狼星,每年到了6月初的时候,非洲最高峰的雪水顺着河流流下,给埃及带来了丰收。所以他们特别重视这个时间,这个时间正好是天狼星每天早上跟太阳一起升起的时候,因此,古埃及人就把这段时间作为历法。

在罗马帝国时期,凯撒大帝征服了埃及,学会了埃及的历法,并且将这一历法带到了罗马,成为今天所说的儒略历。儒略历中,每一年是365.2天,但是没有确定岁首是哪一天。“年”跟“天”之间没有一个整数关系,所以规定必须设置一个闰年。

根据儒略历,每120年会有一天的误差。到了公元1400多年的时候,发现儒略历不再准确了。于是就有了后来的格里高利历的出现,格里高利是当时的教皇,也就是我们今天所用的历法(公历)。

为了消除每120年差一天的误差,引进了新的算法,凡是能被400整除的年,就定为闰年,这就使得闰年的误差,每三千年才会有一天。

中国历法则与西方不同,中国人所依据的是北斗星和北极星。北极星是一个特别的星星,只能在北半球看到。在北极看北极星,就在头顶上。走到赤道看北极星,则基本上看不到。

北极星是在地球的正北,别的星都围绕着它旋转,中国人依此而有了“斗转星移”的概念,指的就是地球公转和自转的概念。在这个基础上,中国形成了自己的历法,还有了天干、地支、六十甲子等计时方法。

而汉武帝刘彻设立了太初历,一年为365又1539分350天,当时的中国人还没有小数的概念,所以使用的是分数。也是从此开始,中国人有了二十四节气,并且将没有节气的月份定为闰月,并且将立春作为岁首,这套历法,也就是中国的农历。

中国古人喜欢用水作为计时工具

中国的计时技术很多与水有关,比如说周公旦的水漏。汉代就有了莲花漏的计时器,北魏年间,中国人用秤水的方法来衡量时间长短,“流水一升,是一刻”。

而在西方,人们则喜欢用数学的方法来计算时间。阿基米德写了一本书《数沙》,是世界上第一本数学手册。西方人首先从钟入手,公元1200到1300年之间,英国人就已经建造了大钟,通过敲钟,形成了钟摆动作。

也正是从这个时候开始,人们开始设计机械的技术装置,通过输入能量后储存起来,接着进行传动,从而显示了时间。计时器中,最重要的是谐振器,通过机械装置的来回摆动,碰一下,响一下,响多少次,人们就可以知道有多长时间,这就是数声。人类的钟表技术就是从这些探索中形成。

原子钟的出现重新定义了时间

而随着人类科学技术水平的不断发展,在计时技术上也在不断地进步。

首先是利用铜、铁等金属的导电性能,形成了谐振电路,后来又出现了音叉表。

而后来,科学家又发现石英会产生压电效应,可以制成谐振器,从而有了石英表的出现,其计时精度要高于机械表。

计时精确度最高的则是原子钟的出现。顾名思义,原子钟是利用了原子的特性——原子振荡,其走时精确度可以达到每三万年出现1秒钟的误差。也因此,时间被重新定义:一秒为铯原子钟振荡9192631770次的时间。

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