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原始人|时间于你而言是什么？

原始人频率航海家

上下四方曰宇,古往今来曰宙 。
请随我们进入“时间”的故事 。
时间对每个人而言 ， 并不单单仅用来说明我们的生命是由一分一秒的时间构成 。 时间在很多场合起着至关重要的作用！从农民到航海家 ， 从原始人到现在的科学家 ， 人们的工作、生活 ， 处处都与时间密切相关 。 可以说 ， 时间左右着一切事物 ， 攸关成败 。
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原始人
时间是关乎生命安危的大事
在远古时代 ， 人们过着原始群居的渔猎游牧生活 ， 使用最简陋的工具 ， 靠采集和渔猎获取食物以维持生计 。 为了避风遮雨 ， 他们往往把森林、洞穴等天然场所作为固定的住地 。
清晨 ， 太阳从地平线上升起 ， 给大地带来光明和温暖 ， 整个森林都活了过来 ， 这时 ， 原始人开始走出洞穴 ， 在森林里采集果实和猎物 ， 为生存做准备 。
在这一天的活动中 ， 原始人时刻注意着太阳 ， 他们要在太阳落山前回到居住的洞穴 。 因为只有洞穴里 ， 才能躲避夜行猛兽的袭击 ， 躲过寒气雾水的侵蚀 ， 让他们能够安全的渡过整个夜晚 。
出于这个目的 ， 原始人很快就意识到“时间”这个问题 。 根据太阳的位置判断时间的流逝 ， 掌握他们返回洞穴的时间 ， 以保夜晚的安全 ， 增加生存的希望 。
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图1. 原始人根据太阳判断时间（图源：作者）
古代农民
时间承载着丰收的希望
在农牧业生产中 ， 作物的播种、耕耘、收获、储藏 ， 都需要与季节密切配合 。 安排得当才能得到好的收成 ， 稍有差错就会造成歉收 。 于是 ， 人们开始考虑如何准确地辨别季节以确定农时 ， 也就是推算日期和时间 ， 然后慢慢就演变出了最原始的日历 。
如果说原始的群居社会离不开“日”这个概念的话 ， 那么对农业民族来说 ， 就不能没有月份、季节和年的确定 。
最初 ， 人们根据草木枯荣、鸟兽出没等物候现象来确定月份和季节 ， 并以此指导农业生产 。 随着物候变化与自然变迁一次又一次重复印入脑海 ， 天象的循环变化同样也留给人们以深刻的印象 。 于是 ， 人们通过观察日月星辰的运动变化来确定年月季节这些时间 ， 组成日历 ， 指导农业生产活动 。
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图2. 春种夏长秋收冬藏（图源：作者）
皇权
时间是维持统治的手段
在古代 ， 封建社会的皇帝宣称其统治是顺天意 ， 是真命天子 ， 作为“真命天子”的一个表现就是持有更加准确的时间 。 时间最主要的体现就是日历 。 所以在封建王朝 ， 日历上升到法律的层面 ， 称为历法 ， 并设置专门的部门及官员来制定日历 。 如宋元有司天监 ， 明清有钦天监 。
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图3. 故宫日晷（图源：网络）
历史上我国许多著名科学家 ， 如汉代张衡、南北朝的祖冲之、唐代的一行、宋代的沈括、元代的郭守敬、明代的徐光启等 ， 都对日历的确定作出了突出的贡献 。
每一任新皇帝都希望自己给出的历法比前朝更准 ， 并且会重新颁布历法 ， 纪年等也都要重新开始 。 这样 ， 历法的主要功能开始发生转移 ， 除了客观上仍为农业提供时间安排外 ， 更多的是偏向非农业的目的：为占星服务、为政治服务、为王权统治的建立和稳定服务 。
古代 ， 由钦天监等专职天象观测的官员 ， 通过观测确定日历 ， 但这并不能发布 ， 需要等到皇帝认可后 ， 才能以法律的形式颁布 ， 皇帝的钦定即赋予了历法的国家属性 ， 而诏令颁行则将历法直接赋予了国家法律的属性 。
与一般法律的颁布不同 ， 历法颁布的仪式非常讲究 ， 这也说明了朝廷对历法的重视 。 比如明代颁历 ， 洪武时在九月初一日 ， 永乐时改在十一月初一日 ， 万历后又改为十月初一日 ， 地点先在南京 ， 迁都北京后在奉天门（后改称皇极门 ， 即今太和门） 。 虽然时间和地点不同 ， 但对日历的重视却是相同的 ， 有记载这样说：“是日御殿 ， 比于大朝会 ， 一切士民虎拜于廷者 ， 例俱得赐” 。
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图4. 清朝颁布历法的太和殿（图源：作者）
到了清代 ， 颁历典礼更为隆重 。 在每年的十月初一日 ， 都要在午门举行仪式 。 乾隆后为避其“弘历”名讳 ， 将“颁历”改称“颁朔” 。 由于清代的颁朔典礼十分隆重 ， 故在乾隆五年颁朔时 ， 乾隆一时兴起 ， 作了一首诗《十月朔日颁时宪书》 ， 以表其一统天下之得意心态 。 历法越来越隆重的颁布仪式 ， 说明历法本身有着非同寻常的意义 。
航海家
时间是海上航行的指明灯
对于中世纪的航海家来说 ， 航海是非常辛苦的 ， 狂风巨浪的威胁已经不值一提 ， 在海上迷路才是要命的大事 。 大海无边无际 ， 没有高山大河的标记 ， 迷路是经常发生的事 。
一旦迷路 ， 船员无法在途中找到岛屿或陆地 ， 无法补充淡水和食物 。 而且那时还有一种比渴死饿死更令人头疼的病：坏血病 。 过去几百年间 ， 这是在海员、探险家及军队中广为流行一种病 ， 有“水手的恐惧”之称 。 在大海中航行 ， 即使不触礁 ， 不遇到大风浪 ， 迷路几个月后 ， 船上水手会死掉大半 。 因此 ， 海上准确定时定位是关乎生命的大事 。
那个时候 ， 在海上导航和定位被欧洲各国视为第一大事 ， 很多国家都开出巨额大奖支持导航工作 。 西班牙的菲利普三世于1598年颁布诏书 ， 宣布设立经度奖金 ， 任何人只要找出海上测量经度的方法 ， 就可以得到2000金杜卡托的奖励 。 后来 ， 其他国家相继跟进 ， 荷兰悬赏一万佛罗林 ， 法国出价十万里弗 ， 英国出价2万英镑（购买力相当于现在的一千万人民币） 。
海上导航的关键是“经度”的测量 。 在英国的哈里森用航海钟获得了大奖以后 ， 远航的轮船上带着几十块航海钟已经是非常正常的事情了 ， 可见航海家对精确时间的迫切需要 。
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图5. 航行的水手需要精确时间来进行导航（图源：作者）
科学家
时间是科学研究的基础
在现代 ， 时间通常和频率联系在一起 ， 统称时间频率 。 时间频率目前是实现测量精度最高的物理量 。 时间频率信号可以通过电磁波传播 ， 直接应用于科学研究和工程技术 。 基于此 ， 高精度时间频率已经成为一个国家科技、经济、军事和社会生活中至关重要的参量 ， 关系着国家和社会的安全稳定 。 时间频率技术作为科学技术发展的技术基础 ， 对科技发展具有不可忽略的作用 。
2011年9月 ， 欧洲核子研究中心一度宣布他们发现了超光速现象 ， 震惊了整个科学界 。 如果实验结果被证实 ， 现代物理学的基石——狭义相对论的正确性将受到颠覆性的冲击 ， 现代物理理论大厦将会动摇 。 这一消息引起了学术界的强烈反应 。 然后 ， 通过进一步的计算分析 ， 英国科学家与荷兰物理学家认为 ， 实验过程中应用卫星导航系统进行时间同步 ， 对星载原子钟随卫星运动的相关效应考虑不周 ， 出现了时间测量误差 ， 超光速现象并不属实 。 如果没有时间上的错误 ， 这将给科技界带来一场地震 。
读者朋友
时间于你有什么特别的意义呢？
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作者简介
李孝辉 ， 中国科学院国家授时中心研究员 ， 博士生导师 ， 国家卫星导航重大专项专家组成员 ， 主要研究时间频率测量、时间同步、卫星导航 。
何雷 ， 中国科学院国家授时中心时间频率测量与控制研究室工程师 ， 硕士 。 主要从事时间频率测量技术 ， 原子钟性能分析技术等方面的研究 。
主编：石硕
轮值主编：马冠一
责编：万昊宜、袁凤芳
编辑：赵宇豪、柒　柒
天文科普期刊
《中国国家天文》杂志
2021年1月纸刊


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