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    時光流逝,一去不復(fù)返

    2023-03-17 17:16:46許秀華
    科學(xué)大眾·小諾貝爾 2023年3期
    關(guān)鍵詞:單擺周期性計時

    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。

    ??智锕?jié)至,焜黃華葉衰。

    百川東到海,何時復(fù)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(fā)。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(fā)。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(dāng)秋天來臨,萬物凋敝,葉子枯黃、衰敗,生命就終結(jié)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(diào)、無聊?這是生命和時間之間的關(guān)聯(lián),既有客觀性,也有主觀性。

    生命有內(nèi)在的節(jié)律

    生命對時間的最初感受,來自地球上的自然環(huán)境表現(xiàn)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(huán)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(yīng)這些變化,發(fā)展出一套內(nèi)在的節(jié)律,才能存活下來,繁衍生息。

    生命內(nèi)在的節(jié)律,也可以稱之為生物鐘,并據(jù)此調(diào)整自己的生活習(xí)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(huán)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(shè)想一下,假如地球并沒有圍繞太陽旋轉(zhuǎn),自己也不繞著自轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)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(xiàn),過去的經(jīng)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(xiàn)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(fā)展出一套內(nèi)在的生物鐘,以便根據(jù)過去的經(jīng)驗更好地適應(yīng)未來嗎?顯然這是不必要的奢侈。正是地球圍繞著太陽轉(zhuǎn),月球圍繞著地球轉(zhuǎn),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(nèi)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(nèi)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(jì)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(jù)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(jù)倒扣的裝滿沙子的小口容器內(nèi)沙子流出的速度,或者根據(jù)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(fā)現(xiàn)單擺,繼而發(fā)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(xiàn)代意義上的鐘表。單擺很簡單,同學(xué)們在家里就可以制作出簡易的模型:找一個有些質(zhì)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(fā)現(xiàn),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(yīng)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(jù)尼羅河水的泛濫周期,進(jìn)行較長的時間計量。如果有什么異常的天氣水文現(xiàn)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(fā)現(xiàn),月亮的陰晴圓缺要更靠譜一些。于是,他們根據(jù)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(fù)雜關(guān)系。

    這時,問題出現(xiàn)了。地球繞太陽公轉(zhuǎn)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(xiàn)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(shè)置閏年、閏月等。

    這就是關(guān)于人類測量時間的簡單故事。

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