在现代,时钟支撑着人们所做的一切,从工作到上学再到睡觉。计时也是使现代基础设施运转的无形结构。它构成了高速计算机的基础,这些计算机进行金融交易,甚至包括GPS系统,该系统以前所未有的精度精确定位地球表面的位置。
但是,人类可能在很长一段时间内都依靠某种形式的时钟生活。古埃及人发明了最早的水钟和日晷,距今已有3500多年的历史。瑞士巴塞尔大学的考古天文学家丽塔·高奇(Rita Gautschy)说,在此之前,人们可能使用考古记录中没有保存下来的设备(例如,竖立在泥土中的棍子,充当原始日晷)或根本不使用任何设备来追踪时间。
高奇说:“要掌握人们何时开始计时,真的很难。” 仅仅通过观察每天日出和日落的位置,以及观察太阳在天空中的高度,一个人就可以构建一个原始的日历。她说,这些早期人类在理解时间流逝方面的努力没有留下任何痕迹。
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有记录的最古老的日晷来自埃及,大约在公元前1500年制造。它由一根简单的直立棍子和一个大致半圆形的底座组成,底座分为12个扇形部分。棍子的阴影给出了大致的小时。高奇说,其他早期的日晷通过棍子阴影的长度来测量时间,而不是通过阴影在底座上的移动来测量时间,因为太阳在天空移动。
她说:“这是第一步,如果你完成了这一步,你就可以进行微调,并且还可以适应不同的月份。” 日晷必须考虑一年中的时间和纬度才能真正准确。
高奇说,在夜晚,古代人可以通过星星从东向西的视运动来追踪时间。对于测量离散的时间单位,他们使用了水钟。这些容器要么有孔,水可以恒定速率流出,要么从另一个容器中注满水,并在内部有标记以指示时间的增量。现存最古老的水钟是在埃及和巴比伦发现的,其中最早的可以追溯到公元前1500年左右。台湾国立成功大学的机械工程师黄正辉(Zheng-Hui Hwang)说,中国的历史记录声称水钟是由黄帝发明的,黄帝是一位半历史、半神话人物,据说生活在公元前2717年至2599年之间。黄正辉撰写了关于中国古代计时设备历史的文章。最早的中国水钟可能是外流装置,被称为漏刻。单位刻将一天从午夜到午夜分为100个相等的部分。黄说,随着时间的推移,发明家通过为这些时钟配备多个供水容器或以其他方式调整它们以确保水流速度保持稳定,从而使这些时钟更加精密。
水最终将导致一些非常精密的计时:到公元700年代初,唐朝僧侣开发了一种由水轮驱动的机械钟,黄说。在1194年,宋朝官员苏颂在此设计的基础上,开发了一种40英尺高(12米高)的机械钟,该钟由水轮驱动,其工作原理很像大约200年后在欧洲发明的机械钟。
古代中国计时系统还将每个24小时的一天分为两个小时的时段。根据2004年《日本天文学会出版物》上的一篇论文,这种系统也见于古代日本和韩国。
技术史学家、伦敦格林威治皇家天文台前计时馆馆长、《关于时间:十二个时钟的文明史》(W. W. Norton,2021年)的作者大卫·鲁尼(David Rooney)说,在现代,一个小时始终是相同的长度,但世界各地的古代人民使用着更复杂的系统。一些古代计时系统将白天分为12个时段,将夜晚分为12个时段,但是由于白天和夜晚的长度在全年都在变化,赤道除外,因此这些“季节性小时”从白天到夜晚以及全年都具有不同的长度。
鲁尼说:“如果你的宗教要求祈祷时间与日出或日落之类的事情联系起来,或者如果你像当时的大多数人一样在田野里工作,那么白天和黑夜的模式比普遍小时的概念更重要。”
鲁尼说,季节性小时与普遍小时并存,直到欧洲的15世纪,在日本一直持续到19世纪。“我们过去生活在一种更加复杂、丰富和多样化的时间文化中,”他补充道。
高奇说,宗教是跨文化、跨年度和每天时间标准化的主要驱动力。她说,在古代美索不达米亚、安纳托利亚(今天大约是伊拉克和土耳其)和希腊,人们开发了阴历来追踪仪式和节日,而埃及人则更关注阳历,并且还有一个基于天狼星的日历。鲁尼说,伊斯兰文化的人们使用水钟来追踪祈祷和斋戒,而基督徒在14世纪的欧洲开发了机械钟,作为安排祈祷的一种方式。
鲁尼说,底线是,人类成为时间生物的时间远远早于工业时代,尽管并非总是快乐地接受时间。他说,在罗马人在公元前263年安装了他们的第一个公共日晷之后,罗马剧作家普劳图斯在他的一部戏剧中通过一个人物反对计时的新时尚:“众神诅咒第一个发现时间的人,是的,还有第一个在这里竖立日晷的人,他把我可怜的一天砸成了碎片!你知道,当我还是个男孩的时候,我的胃是唯一的日晷,与所有这些日晷相比,它是迄今为止最好和最真实的……。但是现在有什么东西,除非太阳说可以,否则就不能吃。事实上,城镇里到处都是日晷,以至于大多数人都饥肠辘辘地爬行。”
鲁尼说,这是一个令人震惊的现代思想,已经有2200年的历史了。“这可能是21世纪写成的,并且可以在任何办公室里说出来,”他说,“我们正处于时钟的暴政之下。”