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自然科普:時間漫談
來源:
網頁
作者:
趙思彬
發(fā)布時間:
2019-11-26
瀏覽次數:
3773
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時間漫談
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時間與鐘表
? ?什么是時間?哲學范疇定義為:時間是物質運動的存在形式。是物質運動過程的持續(xù)性和接續(xù)的秩序。具有客觀性和無限性。是一維的,總是朝著一個方向流逝,一去不復返。用一個量即可完全量度。它和運動著的物質不可分離,和空間也不可分離。
? ?科學對時間的定義也較為抽象。時間包含時刻和時段兩個概念,時間是人類用以描述物質運動過程或事件發(fā)生過程的一個參數,確定時間是靠不受外界影響的物質周期變化的規(guī)律。例如月球繞地球周期,地球繞太陽周期,地球自轉周期,原子震蕩周期等,確定時間源于宇宙。
? ?古往今來,人類社會世俗文化中對時間的認知和描述又是怎樣的呢?孔子曰:逝者如斯夫,不舍晝夜;莊子曰:人生天地間,若白駒過隙,忽然而已;光陰似箭,日月如梭……,每每形容時間一去不復返之珍貴、短暫,惜時也。而??菔癄€、滄海桑田、觀棋爛柯等等詞語,又常常是形容時間之漫長、恒久也。這些都是人們對時間的浪漫的文藝描述。
? ?在中國,漢朝以前,“時”指季節(jié),“一時”相當于現在的一季。漢朝以后,“時”不再表示季節(jié),而是用來表示計算時間的單位了。當時,古人把一天平均分成12個“時”,“一時”等于現在的兩個小時,人們習慣把這個“時”稱為“時辰”。在一些古典書籍中,我們也經常會看到“時辰”這兩個字,很多人誤認為一個時辰就是現在的一個小時,其實這是不正確的。像古代表示夜間時間的“一更天”、“二更天”的“更”就是指時辰,一更到二更,二更到三更都是相隔兩個小時。后來,人們又把一天平均分成24等份,每等份仍用“時”來表示。這時的“一時”就是現代人們所說的一個小時。再后來,人們又把一小時分成60等份,每等份的時間叫1分,把1分又分成60等份,每等份的時間叫1秒。這樣,現代人們日常生活中所用的時、分、秒就約定俗成的確定下來了。
? ?在西方,古希臘天文學家,包括希巴谷和托勒密,定義太陽日的24分之一為“時”。以六十進制細分“時”,使得“秒”是一太陽日的86,400分之一。幾千年后,歐洲人又發(fā)展出擺鐘來保持“平時”(相對于日晷所顯示的視時),使得“秒”成為可測量的時間單位。秒擺的擺長在1660年被倫敦皇家學會提出作為長度的單位,在地球表面,擺長約一米的單擺,一次擺動或是半周期(沒有反復的一次擺動)的時間大約是一秒。
? ?長期的生活實踐中,古人通過對日月盈昃,四時八節(jié)的天象與氣候的觀察,理論上出現了:甲子、歲、月、日;時、刻、更、點、秒等單位,甚至佛教中出現了更小的時間單位“一剎那”。在生產、生活中對時間有了具體而確切的計時要求。但“時間”看不見,摸不著,如何直觀的反映和度量呢?于是“時間”的化身“鐘表”應運而生。
? ?約6000年前,古巴比倫就有了最早的計時裝置:太陽鐘,又叫日晷 。它由石質的圓盤和垂直立于圓心的金屬指針組成,通過太陽落在圓盤刻度上指針的影子來記錄時間。同樣,具有五千年文明歷史的中國,在悠久的歷史文化進程中,也孕育和創(chuàng)造出了多種多樣的計時器:圭表在約3000千年前的商周時代就出現了,人們通過太陽照射在圭表刻度上影子的長短計算時間,并通過測量正午的投影推算出二十四節(jié)氣。幾千年來,從最古老的圭表、沙漏、水漏到北宋時期當時世界上最先進的水運儀象臺,中國人以自己的聰明才智,用不同的方法記錄時間,表現時間和認知時間。
? ?雖然東方文明一直霸占著計時科技上千年,但是隨著歐洲的啟蒙運動和工業(yè)革命,近代西方人開始走到了前頭。
文藝復興后十四世紀初,歐洲發(fā)明了以重錘驅動的大型機械鐘
。
十五世紀中期,發(fā)條的發(fā)明使原本體積龐大的機械鐘實現了小型化,使機械鐘得以進入家庭。
1
657年,荷蘭28歲的科學家惠更斯把重力擺引入機械鐘,發(fā)明了擺鐘。
后來,惠更斯和胡克還各自發(fā)現了螺旋式彈簧絲的振蕩等時性規(guī)律,這為近代游絲懷表和手表的發(fā)明奠定了科學理論基礎。
? ?多少世紀以來,時間的精確測量始終是擺在人類面前的一個難題。早期的計時裝置諸如日規(guī)、
沙漏
等均不能在科學原理上保持精確。直到伽利略發(fā)現了擺的等時性,惠更斯將單擺運用于計時器,使
擺鐘的精確度比歐洲以前的計時器提高了100倍,將每天平均15分鐘的誤差,改進到每周大約一分鐘的誤差。此后,
又經過了幾百年的不斷發(fā)展和進步,直到石英鐘的普及,人類才進入一個新的計時時代。
? ?從日晷、水鐘(沙鐘)、機械鐘到石英鐘,人類的計時工具經歷了翻天覆地的變化。1955年,科學家又首次發(fā)明了原子鐘,可達到每100萬年誤差不超過1秒的驚人精度。2007年中國計量科學研究院成功研制“銫原子噴泉鐘”( NIM4),實現了600萬年不差一秒,達到世界先進水平。時代在前進,科技在發(fā)展,鐘表等現代計時儀器也在與時俱進精益求精的解讀時間。
? ?乘著時間的翅膀,
萬物眾生同往。沐浴著大自然的陽光雨露,憧憬著幸福美好生活,人類將一如既往、生生不息的遨游生存在茫茫宇宙之中。時間的鐘聲在回響,人們要珍惜時間,珍惜生命,一代代在時間中感受生活、感悟生命,不斷的探索時間于生命之意義。
路漫漫其修遠兮,吾將上下而求索。宇宙無限,時間無限,人類對科學的探求無限!
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2019.11.18
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聽說,打賞我的人最后都找到了真愛。
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