秒懂，什么是秒

李鑒　霍智慧

從36旬星到12時(shí)辰

古埃及新王國(guó)時(shí)期哈索爾神廟天花板上的天文圖案。中間是黃道星座，內(nèi)圈上的人物是36旬星，它們是夜間時(shí)刻的指示者，同時(shí)也可能是參與儀式的神祗

公元前1500年以前，埃及人已經(jīng)發(fā)明了日晷來(lái)計(jì)時(shí)，他們將日出和日落之間的時(shí)間分成了12段。到了夜間，通過(guò)天文觀測(cè)來(lái)確定時(shí)間。具體來(lái)說(shuō)就是，用36個(gè)恒星或旬星，將天球劃分成基本均勻的36段，通過(guò)其中的18星的次第升起就可以知道夜晚的時(shí)刻。而在18星中，晨光和昏光時(shí)段各有3星不易觀測(cè)，其中的12星則完全用于黑夜的計(jì)時(shí)。這相當(dāng)于把夜晚的長(zhǎng)度也分成了12段。另外，當(dāng)時(shí)埃及發(fā)明了“水鐘”用于夜間計(jì)時(shí)，水鐘上的刻度就是12等分的，相當(dāng)于中國(guó)古代的漏刻。而到了古埃及的新王國(guó)時(shí)期（公元前1550年至公元前1070年），觀星計(jì)時(shí)系統(tǒng)簡(jiǎn)化成了24星，其中12星用于夜晚計(jì)時(shí)。從那時(shí)起，把白天和黑夜各分為12段、一天共計(jì)24段的傳統(tǒng)就形成了。

不過(guò)因?yàn)闀円沟拈L(zhǎng)度隨著季節(jié)而發(fā)生變化，白天和夜晚這兩個(gè)12段的長(zhǎng)度，既不固定也不相等，也同樣隨季節(jié)變化著。幾百年后，古希臘天文學(xué)家喜帕恰斯提出，可以按照春分日（晝夜等長(zhǎng)）的晝夜時(shí)段將這兩個(gè)12段固定下來(lái)，這樣可以將一天均分為24段。但在接下來(lái)的1000多年里，人們還是習(xí)慣晝夜并不等長(zhǎng)的時(shí)間劃分。那時(shí)的計(jì)時(shí)工具包括圭表、日晷、漏刻、沙漏等，盡管精度通常也只有幾十分鐘，但并不影響日常生活。

水運(yùn)儀象臺(tái)以漏刻水力驅(qū)動(dòng)，是集天文觀測(cè)、天文演示和報(bào)時(shí)系統(tǒng)為一體的大型自動(dòng)化天文儀器，標(biāo)志著中國(guó)古代天文儀器制造史上的高峰，被譽(yù)為世界上最早的天文鐘。圖為復(fù)原的水運(yùn)儀象臺(tái)模型（圖片來(lái)源/國(guó)家天文臺(tái)）

故宮太和殿前的日晷，十二時(shí)辰各分成初、正兩段，這種劃分方式起源于宋朝

日本大阪天滿宮關(guān)于十二時(shí)辰的雕刻（圖片來(lái)源/維基百科）

在中國(guó)古代的殷商時(shí)期，人們將日出前到日落后的白天分為了個(gè)時(shí)段，夜晚分為5個(gè)時(shí)段，后世將夜晚分成五個(gè)更次可能就發(fā)端于此。到西周（早于喜帕恰斯幾百年）時(shí)，已經(jīng)建立了均勻的十二時(shí)辰劃分法，以午夜作為子時(shí)的正中，和今天的24小時(shí)正好對(duì)應(yīng)。宋代以后又將每個(gè)時(shí)辰平分為初、正兩份，這就相當(dāng)于24時(shí)制了。后來(lái)中華民國(guó)采用公歷紀(jì)年和西方的24時(shí)制，每個(gè)時(shí)段是傳統(tǒng)十二時(shí)辰的一半，因而稱之為“小時(shí)”。另外，中國(guó)在秦漢時(shí)期就已發(fā)明了相當(dāng)精確的漏刻，并把一天分成100刻，即百刻制。

十二時(shí)辰、百刻制和五更制已成為中國(guó)傳統(tǒng)文化的重要組成部分。特別值得一提的是，宋代天文學(xué)家蘇頌于公元1088年發(fā)明的水運(yùn)儀象臺(tái)，每天的計(jì)時(shí)誤差僅為100秒左右，比歐洲同樣精度的時(shí)鐘早了400年。

中世紀(jì)的機(jī)械鐘能精確到秒嗎

機(jī)械鐘14世紀(jì)首次在歐洲出現(xiàn)之后，小時(shí)的長(zhǎng)度才固定下來(lái)，形成了均分的24時(shí)制。人們開(kāi)始將一小時(shí)劃分為60分鐘，一分鐘劃分為60秒，1秒的長(zhǎng)度即為1/86400天，這就是“秒”的由來(lái)。

公元1550年，機(jī)械鐘鐘面上首次出現(xiàn)了分針，計(jì)時(shí)精度開(kāi)始達(dá)到分鐘的量級(jí)。1675年，荷蘭物理家惠更斯利用單擺的“等時(shí)性”制成第一臺(tái)擺鐘，每天的計(jì)時(shí)誤差降到了10秒左右。1759年，英國(guó)鐘表匠哈利森造出精密的航海鐘，每天走時(shí)誤差不超過(guò)1秒，機(jī)械鐘鐘面上第一次出現(xiàn)了秒針。在發(fā)明日晷3000多年、秒的概念提出400多年之后，人們終于可以計(jì)量秒的長(zhǎng)度了。

1783年瑞士制造的銅鍍金轉(zhuǎn)花自鳴過(guò)枝雀籠鐘，鐘面上已經(jīng)出現(xiàn)了秒針（圖片來(lái)源/故宮博物院鐘表館）

19世紀(jì)末法國(guó)制造的銅鍍金琺瑯圍屏式擺鐘（圖片來(lái)源/故宮博物院鐘表館）

知識(shí)鏈接

12時(shí)辰，60進(jìn)制與度分秒

現(xiàn)在人們較廣泛使用的數(shù)字系統(tǒng)是十進(jìn)制，這可能和人們用+根手指計(jì)數(shù)有關(guān)。除了10，還有12和60也是沿襲至今的重要計(jì)量單位。例如12時(shí)辰、1度等于60分等。12可能來(lái)自于一年所包含的月數(shù)（12個(gè)）。再加上12這個(gè)數(shù)字本身可以被2、3、4整除，使用起來(lái)也很便利，例如將圓周12等分就要比10等分容易得多，這些可能都是原因之一。