真的時間簡史

作者簡介：江曉原，科學史專家，科學史博士，現任上海交通大學教授、博士生導師，科學史系主任，中國科學技術史學會副理事長，上海性教育協會副會長。曾任上海交通大學人文學院首任院長。已在海內外出版專著、譯著、文集等40余種，發表學術論文百余篇。同時撰寫了大量書評、影評、隨筆、文化評論等，并在京滬等地多家報刊雜志長期開設個人專欄?！翱茖W#8226;歷史#8226;文化”網站（http://www.shc2000.com）主持人。新浪網名人博客：http://blog.sina.com.cn/jiangxiaoyuan

世界上有那么一類詞匯，它們實在是太基本了，以至于為了解釋一個這樣的詞匯，人們必須引入一大堆比這個詞匯復雜得多的詞匯，而且事實上會越解釋越糊涂?！皶r間”就是一個這樣的詞匯。似乎誰都知道時間是什么意思，可是又沒有人說得清時間究竟是什么東西。哲學家那些玄而又玄的套話（比如“時間是物質存在的基本形式之一”），往往使人越聽越糊涂；而霍金那本大名鼎鼎的《時間簡史》，里面實際上卻是談宇宙學的。

時間看不見，摸不著，卻能感覺得到。感覺是由人來感覺，這就不可能有一個普遍的標準了。小娃娃只恨自己長大得太慢，感覺時間是如此的難以打發；中年婦女雖善加修飾，而攬鏡自照，但見紅顏暗老，不覺悲從中來，感到人生如白駒過隙。關于人們對時間感覺之不同，有一段相傳是愛因斯坦的名言，表達最為透徹：“你坐在一個火爐上，一分鐘好像一小時；而你和一個漂亮姑娘坐在一起，一小時就好像一分鐘?！边@雖是俏皮話，但若真是從愛因斯坦口中說出的，那就不同凡響了──他可是對人類理解時間作出了最大貢獻的人。

最先幫助人類感覺到時間的是天體。太陽和月亮這兩個最重要的天體，東升西落，晝夜循環；恒星則在夜晚天球上運行，是這些周期性的天象使人類開始明確地感覺到時間的流逝，可以說天體就是人類最早的鐘表。

在平整的地面畫一個圓，在圓心處豎起一根垂直的桿子，一個最原始的鐘表就造成了。這垂直的桿子古代中國稱為“表”，我們今天“鐘表”一詞，就和這根桿子大有淵源。每天太陽東升西落，表的影子就會由西向東移動。記下太陽升起在地平線那一瞬間，表影（此時幾乎是無限長）與圓周的交點；再記下太陽沒入地平線那一瞬間表影與圓周的交點，這兩個交點將圓周分割成兩段圓弧，對于北半球──幾乎所有的古代文明都發生于北半球──而言，北段的圓弧代表白晝的長度，南段的自然就代表黑夜的長度。這兩段圓弧的比例每天都會有微小的變化。

這樣，先民對“日”已經開始有某種比較明確的概念了。也許你會接著推想：只要在圓周上刻上刻度，豈不就可以測量更小的時間單位，比如說“小時”了？但是且慢，事情沒有那么簡單，要想在這樣的圓周上讀出正確的時刻，需要用到一門稱為“投影幾何”的學問，可是中國先民們不懂這玩意兒。

然而先民自有他們的智慧，那根“表”自有妙用，讓我們接著看下去。

隨便哪一天，只要在上述日出日落時刻表影與圓周的兩個交點之間連一直線，構成線段，則此線段之垂直平分線，就是當地的子午線──指示正南北方向。

現在，先民們已經可以進入測量的境界了。

他們先將每天表影投在子午線上的時刻定義為當地的正午。隨后，他們中間的某些人（也許是該部落的祭司或巫覡），每天觀測表影，他們會發現，每天正午投在子午線上的表影會發生變化——表影在冬季時變長，夏季則變短。冬季中有一天表影會達到最長，這一天被稱為“冬至”；夏季中有一天表影會達到最短，這一天被稱為“夏至”?，F在，先民們又測得了一個更長的時間單位──兩次冬至之間所間隔的時間，就是一年。在天文學上稱為“回歸年”，長度是365.2422天。

為了計量一天之內的時間，古人可是費盡心機。

沿著利用日影計時這一最古老的思路，古人發明了日晷，即在某種固定的基座上安置一個圓盤，盤中心豎立一指針，圓盤周圍有刻度，在太陽下觀察指針在圓盤上的投影，可以讓人直接讀出時間?！氨怼比绻渖系孛孢m當的刻度劃分，就可以成為一個地平式日晷。古希臘人已經掌握了投影幾何，地平式日晷的刻度問題就不難解決。中國古代幾何學不發達，就發展了赤道式日晷──將圓盤安放在赤道面內（辦到這一點中國人并無困難）。赤道式日晷盡管安裝比較復雜，但在刻度上則相對簡單，故中國古代流行赤道式日晷。

然而日晷只能在晴天使用，要獲得全天候的計時工具，還需另想辦法。

今天我們想必已經對windows默認狀態下程序啟動時鼠標箭頭所變化成的形狀熟視無睹了，這個形狀正是古代最重要的計時儀器“沙漏”的形狀──上部的沙經過瓶頸緩慢漏入下部，漏完表示一個時間段，只要將沙漏翻過來擺放，就可以開始計量下一個時間段。微軟將等待時的鼠標箭頭設計成沙漏形狀，正是表示“請你稍等”。

漏的也可以不是沙，而是水，這就成了“水鐘”。中國古代的“漏壺”也是同樣原理。漏壺還有刻度裝置，所以又稱“漏刻”或“刻漏”。古代皇家天學機構中專門設有“刻漏博士”的職位。除了“漏”，另一個重要的思路是“燒”。通過計量燈點燃時所耗費的油量來計時，更多的是通過香緩慢燃燒來計時。舊時小說中常有“一柱香功夫”之類的說法，正是古時燃香計時的余韻。

古人也發明了機械的鐘表來計時，但這些裝置通常都是帝王宮廷中御用之物，在中國古代則常被作為皇家“禮器”，非老百姓所能問津。到1657年，惠更斯發明了擺鐘，1673年又采用擺輪-游絲系統，造出了可以便攜的表。此后鐘表才得以進入尋常百姓家。

現代社會中的時間是“掌握”在天文學家手中的，由他們向公眾發布標準的時間，這稱為“授時”或“時間服務”。中國古代有“觀象授時”的名言，意思就是觀察天象以便向公眾發布時間（本質上包括各項工作的時間表）。中國許多古老城市中還保留著“鼓樓”的建筑或地名，這鼓樓就是古代用來發布標準時間信號的。有許多城市在正午放炮，也是一種時間信號。夜間打更敲梆子，也是同樣的作用。

現代天文學家手中的精密計時工具，則經歷了天文擺鐘、石英鐘（利用石英晶體振蕩的穩定頻率）、原子鐘三個階段。1967年，以銫原子的躍遷頻率為基礎，規定了“原子時”的秒長，成為目前國際通用的時間計量標準──這個標準值已經和天體運行沒有關系了。

年、月、日、時這些單位既然都有辦法計量了，接下去就要創造歷法。許多古老文明都創建了自己的歷法。以月亮圓缺為基準的稱為“陰歷”（比如伊斯蘭歷法），以太陽周年視運動──實際上是地球繞日公轉的反映──為基準的稱為“陽歷”（比如現在國際通用的公歷），兼顧上述兩者的是陰陽合歷。中國的農歷雖然被習稱為“陰歷”，實際上卻是陰陽合歷。

現行的公歷身上故事不少。公元前46年，當時羅馬的統治者儒略#8226;凱撒制定了歷法，通常稱為儒略歷，即現行公歷的前身。儒略歷在西方世界通用了一千五百余年，這在歷法史上也是一個嘆為觀止的紀錄了。到1582年，羅馬教皇格里高利十三世實行歷法改革，頒布了新的歷法，通常稱為“格里歷”，就是今天全世界通用的公歷。

由于先前儒略歷的回歸年長度與實際長度之間有微小的誤差，這點誤差經歷一千五百余年，已經積累到了約10天之多，因此格里高利十三世指定：公元1582年10月4日的下一天是10月15日，這樣就憑空消除了10天的誤差。格里歷還改變了置閏的規則，以保證誤差盡可能少積累起來──迄今世界還未出現絕對沒有誤差的歷法。

近年有“夏商周斷代工程”，許多民間愛好者的熱情又受到新的刺激，他們紛紛自己推算某些歷史事件的年代，但往往陷于錯誤之中。據迄今所見到的一些例子，一個常見的錯誤，就是不知道儒略歷和格里歷交接時有10天的跳躍，以為可以用現行公歷一直向前推算，結果自然勞而無功。

由歷法自然就要涉及“世紀之交”的話題。

17年前，關于1990年究竟是80年代末還是90年代初，就有過爭論。正確的方案是：1990年應該是90年代之始──這是約定俗成的指稱方法。從語言文字的角度來看也更合理。比如，英語中把“90年代”用“1990s”來表達，這個表達式本身就指明了以1990年為“90年代”之始，否則，怎么可能用一個不屬于這一“十年代”的年份來表征該“十年代”呢？漢語說90年代，同樣是用1990年來表征的?！?1世紀從哪年開始”實際上與這是同一個問題。依據上面的邏輯，21世紀當然從2000年1月 1日就已經開始。

其實這歸根結底只是一個“定義”問題，本無所謂對錯，自然應該以“約定俗成”為好。至于世紀其實在2000年已經“交”過一把了，但后來從商業角度出發，從媒體炒作的需求出發，2001年又“交”一把，當然也無不可，這就象有人過了“陽歷生日”，又要過“陰歷生日”一樣，也沒有什么是非對錯。

在迄今人類所能掌握的物理規律中，時間始終是不可逆的──你回不到已經過去的前一秒鐘。根據大爆炸宇宙學說，時間和空間都只能從一個奇點上開始。時間單向延伸，如東流逝水，一去不回。

但是，希望“時光倒流”一直是人類最重要的夢想之一?？脊艑W家發現，在昔日的瑪雅文明中，瑪雅王室貴族經常沉湎于某種與時間有關的法術之中，他們希望借此與已經逝世的祖先進行溝通。歐亞大陸上各古老文明中，許多巫術或神秘主義法術也以左右時間為訴求，諸如返老還童、長生不老、知曉前世、預知未來等等。

在當今的科學幻想作品中，“時間機器”是最常見的主題之一。在這些作品中，人可以在“時間機器”中出入往返，可以返回昔日世界，也可以預先訪問未來。這當然是人類古老夢想的現代版。近來甚至有人宣稱已經可以造出“時間機器”，可以實現人類從1895年威爾斯的科幻小說《時間機器》（The Time Machine）開始的一個夢想了。

當然，目前絕大部分物理學家還不相信“時間機器”真的能夠造成，我們現在也無法確知“時間機器”究竟存不存在。但人類不能沒有夢想。

(欄目編輯廖伯琴)