在當(dāng)今世界上,使用最廣泛的數(shù)字系統(tǒng)是十進(jìn)制(以10為底),該體系可能是由于人類可以輕松地用手指進(jìn)行計(jì)數(shù)。但是首先對(duì)一天進(jìn)行更小劃分使用卻是不同的數(shù)字系統(tǒng),即十二進(jìn)制(以12為底)和六進(jìn)制(以60為底)。
大多數(shù)歷史學(xué)家都認(rèn)為埃及人是第一個(gè)將一天進(jìn)行更小劃分的文明。早在公元前1500年,埃及人就開(kāi)發(fā)了更先進(jìn)儀器將日出和日落之間的間隔分為12個(gè)部分。這種劃分反映了埃及對(duì)十二進(jìn)制系統(tǒng)的使用。數(shù)字12的來(lái)源通常歸因于以下事實(shí):它等于一年中的農(nóng)歷周期數(shù)或每只手的四個(gè)手指(不包括拇指)關(guān)節(jié)數(shù)(每只手中的三個(gè)指關(guān)節(jié)數(shù)),而拇指則用來(lái)數(shù)到12,即所謂的“掐算”。
早期沒(méi)有人造光,人類將日照和黑暗時(shí)期視為兩個(gè)相對(duì)的部分,而不是記為同一天。在沒(méi)有儀器的幫助下,劃分日落和日出之間的黑暗間隔要比劃分日照周期復(fù)雜得多。但是,埃及天文學(xué)家利用可觀察到的36個(gè)恒星,將天空分成相等的部分。這些星星中有18顆的出現(xiàn)標(biāo)志著夜晚的消逝,其中有3顆被分配給兩個(gè)很難看見(jiàn)的暮色時(shí)期,剩下的十二顆星標(biāo)志著完全黑暗的時(shí)間,再次導(dǎo)致了對(duì)夜晚的十二個(gè)劃分(十二進(jìn)制)。在新王國(guó)時(shí)期(公元前1550年至1070年),該測(cè)量系統(tǒng)被簡(jiǎn)化為使用一組24個(gè)恒星,其中12個(gè)標(biāo)志著黑夜。漏斗或水鐘也被用來(lái)記錄夜間的時(shí)間,它也許是古代世界中最精確的計(jì)時(shí)裝置。該鐘表的樣本可追溯至公元前1400年,位于卡納克神廟的阿蒙神廟中,是一具傾斜的內(nèi)表面的容器,可降低水壓,上面刻有刻度,將夜晚分為兩部分。
將白天和黑夜的時(shí)間都分為12個(gè)部分,便建立了24小時(shí)制的概念。但是,定長(zhǎng)時(shí)數(shù)的概念直到希臘天文學(xué)家才開(kāi)始使用,當(dāng)時(shí)希臘天文學(xué)家最先開(kāi)始使用這種系統(tǒng)進(jìn)行理論計(jì)算。
希波帕克和其他希臘天文學(xué)家采用的天文技術(shù)來(lái)源于美索不達(dá)米亞的巴比倫人。巴比倫人使用從蘇美爾人那里繼承了六倍體(以60為基數(shù))系統(tǒng)中進(jìn)行了天文計(jì)算,該系統(tǒng)是在公元前2000年左右開(kāi)發(fā)出來(lái)的。雖然不知道為什么選擇60,但是表達(dá)分?jǐn)?shù)非常方便,因?yàn)?0是可被10、12、15、20和30整除的最小數(shù)字。
希臘天文學(xué)家Eratosthenes(約公元前276年至194年)使用六十進(jìn)制系統(tǒng)將一個(gè)圓分為60個(gè)部分,從而設(shè)計(jì)出早期的緯度地理系統(tǒng)。一個(gè)世紀(jì)后,希帕古斯對(duì)緯度線進(jìn)行了歸一化處理,使其與地球的幾何形狀平行且吻合。他還設(shè)計(jì)了一個(gè)經(jīng)度線系統(tǒng),其范圍為360度。大約在公元150年,克勞迪烏斯·托勒密通過(guò)將360度緯度和經(jīng)度細(xì)分為較小的部分來(lái)解釋和擴(kuò)展了希帕古斯的理論。每個(gè)部分分為60個(gè)小部分,每個(gè)小部分又細(xì)分為60個(gè)較小的部分。第一片段,即第一分鐘,被簡(jiǎn)單地稱為“分鐘”,第二個(gè)片段,被稱為第二個(gè)分鐘。
然而,直到克勞迪烏斯·托勒密著作《Almagest》出現(xiàn)了多個(gè)世紀(jì)之后,分鐘和秒才用于日常計(jì)時(shí)。時(shí)鐘顯示將小時(shí)分為兩半,三分之二,四分之一,有時(shí)甚至是十二個(gè)部分,但從來(lái)沒(méi)有分過(guò)60,因?yàn)槟菚r(shí)人們通常不認(rèn)為小時(shí)是60分鐘的持續(xù)時(shí)間,對(duì)于一般人來(lái)說(shuō),考慮分鐘是不現(xiàn)實(shí)的,直到16世紀(jì)末才出現(xiàn)最早顯示分鐘的機(jī)械鐘。而且即使在今天,許多時(shí)鐘和手表的分辨率也只有一分鐘,而不會(huì)顯示秒。
多虧了定義和保留時(shí)間間隔的古代文明,才有了現(xiàn)代社會(huì)一天24小時(shí),60分鐘一小時(shí)和60秒一分鐘。然而,計(jì)時(shí)科學(xué)的進(jìn)步改變了這些單位的定義方式。曾經(jīng)通過(guò)將天文事件將秒定義為平均太陽(yáng)日的一部分,隨后,1967年,第二次被重新定義為銫原子進(jìn)行9,192,631,770次能量躍遷的持續(xù)時(shí)間。這種重新定性開(kāi)創(chuàng)了原子計(jì)時(shí)和世界協(xié)調(diào)時(shí)間(UTC)的時(shí)代。
然而有趣的是,為了使原子時(shí)間與天文時(shí)間保持一致,有時(shí)必須在UTC中添加leap秒,因此,并非所有“分鐘”都包含60秒,每隔十年大約發(fā)生八次罕見(jiàn)的包含61秒的“分鐘”。
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更多>2020-09-17