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时间是什么?时间之箭:时间的文化、物理、计时和生物学的历史(上)

人类的思维长期以来一直在纠缠于时间的难以捉摸的性质:它是什么、如何记录它、它如何调节生命以及它是否作为宇宙的基本组成部分存在。下面的时间表通过对人类的文化、物理学、计时学和生物学的观察历史来追溯我们对时间的不断发展的理解。

公元前50,000年的文化

澳大利亚的第一批居民,即当今土著人民的祖先,已经接受了永恒的自然观,将现在和过去紧密地联系在一起。例如,人们认为长期死去的祖先的灵魂居住在活人中。这些精神反映了悠久的黄金时代,有时也被称为梦幻时代。

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公元前8,000年的文化计时

在现在的苏格兰东部发现的一排12个坑可能起到了农历的作用。考古学家注意到,坑的形状反映了月相。凹坑也似乎与地平线上与仲冬日出相对应的点对齐。

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公元前1250年的计时记录

在古埃及,白天和黑夜分别分为12小时,尽管这些时间的长短会随季节而变化(夏季的白天较长,冬季的白天较短)。

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公元前600年的文化

许多文明,包括古代伊朗以及希腊和罗马的文明,都在一个通常被称为“时辰”的神灵中体现了时间。时空之战经常被描绘成有翼之神,在罗马他表现出更人性化的形式。公元前6世纪的哲学家毕达哥拉斯(Pythagoras)将时空之神描述为宇宙的“灵魂”。

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公元前500年的文化

西方文化已经开始接受线性的时间概念,但许多其他文化都将注意力集中在时间的循环上。例如,印度教和佛教采用了一种周期性的时间观,暗示着世界最终回到以前的状态。没有什么是永久的,甚至死亡也只是重生和更新的通道。

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公元前350年的物理学

在希腊物理学家亚里士多德的《物理学》中,对时间的定义相当现代,它是“相对于前后的可计算的运动量度”。时间作为固定事件序列的这种想法只需要稍作修改就可以保留,直到20世纪初爱因斯坦的工作为止。时间开始了吗?亚里士多德拒绝接受这一观念,而是视时间为无止境。

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公元前100年的文化计时

中美洲的玛雅人开发了一个复杂的日历,该日历不仅跟踪月亮的经过季节和阶段,而且还跟踪金星在早晨或傍晚的天空出现的时间。玛雅人认为时间是有机的,并认为人类与时间的流逝息息相关。坚持时间前进被视为一项共同的责任。

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公元前45年的文化计时

古代天文学家认识到,一天并不能平均分为阴历月(大约29.5天),而且根据季节的定义,一天和一个月都不能平均分为一年(大约365.25天)。因此需要折中。在朱利叶斯·凯撒(Julius Caesar)统治下的古罗马,采用了365天的日历,但每四年除以366天。

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1090年的计时记录

中国制造了世界上第一个机械钟表,这是一种精致的巨大的水力计时表。一个巨大的轮子载着36个水桶,装满水后倒空,并装在五层高的宝塔中。制作花了十多年。机械钟大约在两个世纪后出现在欧洲。

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1582年的文化计时

朱利安历法仍然比真正的太阳年份每134年少约一天。对于罗马天主教堂而言,这在复活节之类的重要圣日的时间安排上造成了混乱,因为复活节正从春季转移到夏季。在咨询了数学家和天文学家之后,教皇格里高利十三世实施了现在称为公历的日历,每400年下降三天。

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1650年代的计时记录

任何时钟的核心都是调节机制,即以可预测的规则方式循环的物理过程。伽利略可能是第一个建议从事这项工作的人。他确定摆锤的摆幅会随着时间的推移保持恒定,甚至还制定了摆锤的计划。但是最早制造这种钟表的人是荷兰工匠,他们使用的是天文学家克里斯蒂安·惠更斯的设计。

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1687的物理学

牛顿在他的杰作《自然原理》中写道:“绝对的、真实的和数学的时间,就其本身以及其自身的性质,都是一致地流动的。”他说,即使我们的时钟可能不完美,但实时流仍保持稳定,是宇宙的主要时钟。牛顿的定义与我们对时间的常识相吻合,它以每个人相同的速度流逝。

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1729的生物学

古希腊人知道植物每天打开和关闭花瓣和花朵的周期,但这是一个18世纪的天文学家奥尔特·迈兰证明了植物的作用远不只是简单对阳光的反应。他将含羞草植物放在一个黑暗的房间中数天,并注意到它们的循环行为持续存在,“好像植物能感觉到阳光一样”。

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1824年的物理学

法国科学家萨迪·卡诺证明,任何发动机的效率都有上限。卡诺法则是对热力学第二定律的第一条陈述。该法律大致规定,在封闭系统中,无序量的熵必须始终增加,但绝非相反,似乎为时间指明了方向。

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1884年的计时记录

直到1800年代初,人们都是根据太阳来设定时钟,这意味着不同的城市会保留不同的当地时间。随着快速列车的兴起,不同时间的混乱变得不便。出生于苏格兰的工程师弗莱明建议将世界划分为24个相等的时区,每个时区跨越15度经度。他的“标准时间”计划最终被国际子午线会议的代表通过。

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1895年的文化物理

英国作家H·G·威尔斯出版了《时光机》,通常被称为第一个现代旅行故事。尽管该书比爱因斯坦的相对论早了整整十年,该书将时间视为第四维度,与空间的三个维度无关,类似于爱因斯坦物理学中的构想。

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1905年的物理学

爱因斯坦在狭义相对论中指出,像牛顿想象的那样,宇宙不可能有“主钟”。相反,时间的测量取决于每个观察者的运动。一个例外是光速,每个人都认为光速具有相同的值。该理论暗示,光速是宇宙的极限速度。

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