时间之旅：人类与时间、计时技术之间的故事

　　时间之旅：人类与时间、计时技术之间的故事

　　实习生 王怡然

　　通讯员 杨帆 吴晶平

　　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。

　　25日，第59期珠江科学大讲堂在连山职业技术学校举行，加拿大工程院院士、全球制造工程师学会会士、香港中文大学精密工程研究所创所所长、广州中科院先进技术研究所创所所长、华南理工大学吴贤铭智能工程学院创院院长杜如虚（上图）为连山中学师生们带来了一场主题为《时间之旅》的讲座，讲述那些人类与时间、计时技术之间的故事。

　　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。”杜如虚说。

　　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。

　　杜如虚说，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。