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時光流逝,一去不復返

2023-03-17 17:16:46許秀華
科學大眾·小諾貝爾 2023年3期
關鍵詞:測量

許秀華

長歌行

〔漢〕漢樂府

青青園中葵,朝露待日晞。

陽春布德澤,萬物生光輝。

常恐秋節至,焜黃華葉衰。

百川東到海,何時復西歸?

少壯不努力,老大徒傷悲。

這是一首勸告人們珍惜時間的古詩,將人生比作青青的葵菜,春天從一粒種子開始萌發。清晨,葉子上的露珠猶如一顆顆亮閃閃的珍珠,等待著初升的紅日將其蒸發。這是多么美好、愜意的日子呀!

作為一株植物,葵菜也有著避不開的恐慌。當秋天來臨,萬物凋敝,葉子枯黃、衰敗,生命就終結了。人生也是如此。歲月就像奔騰的大江、大河一樣,一路向前,從不回頭。每個生命的呱呱墜地,從某種意義上也可以看作是死亡的倒計時。這是時間對于生命的意義。所以,努力請從今日開始!

而反過來,生命對于時間也是有意義的。假若沒有生命去感受歲月的流逝,時間的存在豈不是過分單調、無聊?這是生命和時間之間的關聯,既有客觀性,也有主觀性。

生命有內在的節律

生命對時間的最初感受,來自地球上的自然環境表現出來的特定周期性,如日夜交替、四季輪回。這些自然界的周期性不斷地在改變自然環境中的光照、溫度、空氣中二氧化碳以及氧氣等的含量……生命必須適應這些變化,發展出一套內在的節律,才能存活下來,繁衍生息。

生命內在的節律,也可以稱之為生物鐘,并據此調整自己的生活習性,比如人類的日出而作,日落而息;比如夜行性動物的晝伏夜出;比如大型食草動物的定期遷徙。而這一切的前提是生命對自然環境有一定的感知能力,尤其是對自然界周期性變化的感知力,即對時間的感知力。

我們大膽設想一下,假如地球并沒有圍繞太陽旋轉,自己也不繞著自轉軸轉動,在浩渺的宇宙中,“身體僵硬”地沿著一個方向飛速疾馳。這個時候,我們便看不到日出日落、月盈月缺。我們今天看到的景象,明天不會再回到我們的視野里,而是隨著地球的旅程,不斷地變換。昨天遇到的事很難再現,過去的經驗對于未來也毫無幫助。人們根本沒必要記住過去,因為過去對于現在和將來毫無意義。

這個時候,生命需要去感受時光的流逝,繼而發展出一套內在的生物鐘,以便根據過去的經驗更好地適應未來嗎?顯然這是不必要的奢侈。正是地球圍繞著太陽轉,月球圍繞著地球轉,宇宙中星體之間這種周期性的律動讓生命“努力”去感受時間的流逝。因為能夠感受到時間的流逝,對生命的生存繁衍是有利的。

時間測量越來越精確

黑夜與白天有多長?月盈、月缺之間有多久?四季交替有多么漫長?人們渴望像用尺子測量長度一樣,測量出時間的長度。

最早期的人類,從來沒有采用過比一天還小的計時單位。因為那時人們的生活內容單一,不需要把一天劃分成好多個階段,以便每個階段都安排好事宜,在一天內完成不同的工作。那時的人們也不需要頻繁地開會討論問題。早一點或者晚一點,對每日的生活能有多大的影響呢?人們對時光的流逝有著足夠的耐心。

直到公元前159年,白天中“小時”的概念才為世人所知。在基督紀元的初期,古羅馬白天有5個小時,后來增加到7個小時。在古埃及,人們在地上立一根棍子,根據棍子影子的方向和長度表示不同的時間點。在中國,則用沙漏和日晷,根據倒扣的裝滿沙子的小口容器內沙子流出的速度,或者根據竹竿的影子投射到刻盤上的角度,把一天分成若干個時段。我國早在西周時,就把一晝夜劃分成12個時段,每一個時段叫一個時辰。這樣,官員理政、百姓聚會都有了相對明確的時間,彼此等待的時間不會超過2個小時。

直到伽利略發現單擺,繼而發明了擺鐘,每一天的計時才變得精確起來。之后,人類在精確計時的路上一路狂奔,才讓我們終于有了現代意義上的鐘表。單擺很簡單,同學們在家里就可以制作出簡易的模型:找一個有些質量的小球,然后把它拴在一根不可伸縮的繩子上,把繩子掛起來,用手輕輕推動小球,讓它擺動起來,便做成了一個簡易單擺。然后,記錄每次小球回到正中間最低位置的間隔時間。你會發現,這個時間大致上是相等的。為什么是大致上?因為你做的簡易單擺會不可避免地受到空氣阻力的影響,而理想的單擺則應該每次間隔時間完全相等。

人們是怎么測量四季交替的

古埃及人根據尼羅河水的泛濫周期,進行較長的時間計量。如果有什么異常的天氣水文現象,這個計時方法可能就大錯特錯了。后來,各個早期文明普遍發現,月亮的陰晴圓缺要更靠譜一些。于是,他們根據日月運行,紛紛制訂了自己的歷法,試圖厘清年、月、日之間的復雜關系。

這時,問題出現了。地球繞太陽公轉一圈的時間是365.25天,而古人并不知道這一點。月亮一次陰晴圓缺的周期大約是30天。于是,誤差不可避免地出現了。怎么辦?一年差5天,6年就差了一個月,于是各種稀奇古怪的矯正方案就出來了,如設置閏年、閏月等。

這就是關于人類測量時間的簡單故事。

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