Time is Magic(I)

前言

All the problems are the matter of time. It creates, solves and finishes. Time completes everyone.

时间能沉淀出真正的渴望,给人指引方向。
时间奖励勤奋与耐力,每天只要投入一点点,坚持足够长时间,必将收获个人特质的稳定与成长。
经受住时间考验而留存下来的个人品质,能让人对自己生出强烈的认同感。

时间是一个神奇而特别的概念。它赋予我们生命中一切事物以价值,可以毫不夸张地说,它才是人生真正的硬通货币

定义与授时

时间这个概念在我们日常生活中,是个预设的概念,尤其是在现代社会。我们每个人一出生就沿着差不多的时间线前进,小学、中学、大学、工作等等。到了什么时间就做什么事情,这是一条约定俗成的规则。但只需向前一小步,你就会发现这种看似坚不可摧的系统,其实是笼罩在混沌的迷雾中。

时间是什么?就是时、分、秒、年、月、日?那么过去、现在和未来算不算呢?这其实涉及时间逻辑的两个概念: 当我们用时分秒等单位指向某一段时间的时候,这个时间是确定的;而我们用现在、过去、未来来指向某段时间的时候,这个指定是不固定的。比如,2013年8月1日是确定的;然而,今天是昨天的未来,但却是明天的过去。只要今天所指变了,那么今天的过去和未来的所指也会跟着变。

好,再绕回来,时间是什么?你能说小时是时间?分钟是时间么?很显然他们是表示、衡量时间的单位。同样,过去现在未来,也是用来表示线性时间进度的概念,你不能说未来是时间,现在是时间。

细究这个问题,你就会发现,时间从来就不具形象,你无法把它清楚地从对世界的认识中分离。一般情况下,我们都是通过某种特定的器官和感觉来感知事物的。我们能闻到气味,是通过鼻子的嗅觉;我们能看到色彩,是通过眼睛的视觉;我们能感受到东西,是通过皮肤的触觉。有时,对某些东西的感知,甚至要靠多种感觉器官的合作,比如要想对苹果有个全面的认识,你得看、得闻、得吃。

那么,是什么让我们感知到时间的呢?

授时

最直接的方法是看下表,用专业术语的说,就是通过授时系统了解经过的时间。
什么是授时系统呢?
这要从头慢慢说起。

众所周知,所有古代文明都有自己的记录时间的方法,或称历法。这是人们根据观察太阳东升西落以及天空中的星体的运动变化来测量时间,比如中国的二十四节气、十二个时辰等等。这种计时精度能到“一刻”也即15分钟(中国宋代时的计时工具已经可以精确到1分钟)。记住这个精度,我们继续往下看。

一般认为,1522年麦哲伦环球航行探险队首次发现了时差问题。当时,船队返航至佛得角群岛时,发现船上的日期是7月8日星期三,岸上却是7月9日星期四,他们回国向皇帝和教皇汇报,引起了世界的关注和探讨,逐渐揭开了时差之谜。

《庄子·天下》中有记载,惠子(惠施)说

今日适越而昔至

这说的就是从楚国去越,到了之后,对于楚来说是当天,但对于越人来说是昨天来的。《周髀算经·卷下》中就指出:

日运行处北极,北方日中,南方夜半;日在东极,东方日中,西方夜半;日在南极,南方日中,北方夜半;日在西极,西方日中,东方夜半。

可见我们的祖先在先秦两汉时就发现不同地方的时差现象了。只是由于异地实时交流并不多,只要人类的活动范围不过于扩大,那么局部的授时系统是足够用的。因为没快速的交通工具,古代在陆地上一天骑马只有几百里。跨越时区的时差完全可以忽略不计。但随着国际间的往来越来越频繁,人们会越来越多地遭遇到时差的问题。

到了1884年,各国在华盛顿召开的国际经度会议,规定经过格林威治(Greenwich)天文台中星仪的子午线为本初子午线,并确定一个平均太阳日从0时算到24时。24个时区的划分就由此而来。虽然它规定了计算各国地方时间的方法,但是在一些重大的全球性活动中,还需要有一个全球范围内大家都共同遵守的统一时间。于是就有了现在全球通用的格林威治时间(GMT),它是在1924年首次向全球授时的。到20世纪60年代以前,GMT的时间精度是毫秒级别。

随着科学技术、物理学的飞速发展,人们发现原子“跃迁”时会吸收或释放电磁波,这类电磁波的振荡周期更短、更稳定。于是,物理学家们就研究利用原子振荡作“钟摆”,制造原子钟,以获得更准确的计时。1967年10月,在印度新德里召开的国际计量大会正式把由铯原子钟确定的原子时定义为国际时间标准。它的基本单位是秒。一个原子时秒的长度是铯原子跃迁振荡9192631770周所持续的时间。更长的时间单位由秒的累加而得。为了保证全球时间的同一性,人们专门建立了一个叫BIPM的机构来建立和保持国际原子时,由它分析处理全球50个实验室的200多原子钟的数据,得到综合的时间尺度。我们平日并不看重的1秒这么短暂的时间,竟涉及如此大数量级的计算,真令人难以想象。

更有意思的是,原子时的秒长虽然稳定,但是没有物理内涵,而人类沿用已久的世界时,是根据地球自转公转、天体运动等可以直接观测的现象得来的,具有实用意义。所以呢,国际学术组织经讨论后确定的协调方法是:当原子钟和世界时差值接近0.9s时,人为拨动原子钟,实行“闰秒制”。我们现在用的时间就是协调后的世界时间。

是否感觉有点讽刺,我们一方面绞尽脑汁测量精准的时间,另一个方面却得按使用需要将其模糊化,果然时间是人为设定的概念。


[注]以上关于时差历史信息来源于搜索引擎,授时沿革则来自这个链接:
http://www.ntsc.ac.cn/kxcb/kpwz/201007/t20100716_2904131.html

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