時間是事件過程長短和發生順序的度量,是事物存在或者延續的過程長短的度量。時間是宏觀世界三個基本量之一和四維空間之一,具有絕對時間和相對時間兩個特性,時間是物質存在的基本形式之一,時間的存在建立在事物運動的基礎上。人們對時間的認識主要分為四個階段,從完全無意識到時間是循環的,再到時間是直線的,最后對時間的認識進入時間效益階段。在古代主要通過日晷、水鐘等計時工具計時;到了近現代,逐漸使用機械鐘、石英鐘、原子鐘等計時工具。在古代中國主要使用時辰、更點、刻等計時單位;到了現代人們普遍使用以秒為基礎的時間單位,包括日、小時、分鐘、毫秒、微秒等,物理學中定義原子發生9192631770次躍遷的時間為一秒。當下主要使用世界時作為通用時間系統,在中國統一使用北京時間中國標準時間。
在中國古代哲學中,莊子和張衡等人率先提出了時間是無始無終的,不可循環的觀點;而北宋哲學家邵雍《觀物外篇》中提出了世界在時間上以天地從開始到消滅為周期,周而復始,循環無盡的觀點。隨著時間認識的深入,在宗教、哲學、心理、文學中均對時間有著不同方面的認知。
在現代宇宙學中,時間理論由牛頓絕對時空理論、愛因斯坦相對論、斯蒂芬·霍金宇宙學理論,其中霍金宇宙學理論,對時間有無起點和終點進行了回答:時間起始于宇宙大爆炸,終結于宇宙大縮。現代科學前沿對時空關系,時間旅行、時間與生物感知等問題有著諸多的探討。
基本概念
定義
時間是事件過程長短和發生順序的度量,時間是事物存在或者延續的過程,與長度的質量共同組成宏觀世界的三個基本量,是四維空間(時間和三維位置)中的一維。時間具有絕對時間和相對時間兩個特性,分別與時刻和時間間隔相對應:時刻指的是事件發生的瞬間;時間間隔指的是兩個事件的間隔。時間是物質存在的基本形式之一,時間的存在建立在世界和物質是不斷運動變化的基礎之上的,物質的變化在時間和空間這兩個維度中進行,如果時間的變化失去了物質的基礎,脫離了物質的運動和變化,那么時間的存在將毫無意義。
相對時間
相對時間指的實時間,依靠與其他事物或者事件發生的前后順序來衡量,并不關心事物發生的具體時間,只關心與其他事件發生的前后時間關系。
絕對時間
絕對時間指的虛時間,依靠從起始點的一個固定的時間開始點(一般指的是零時刻)來度量,關心的是事物或事件的具體發生事件。
歷史
時間概念形成
在漫長的人類發展歷程中,在長期的對天象、氣象、物象的觀察中形成了時間的概念,如在日出日落中感受一天的變化、在月缺月圓中形成月的概念、在四季變化中感受年的變化。這就是遠古時期人類對時間的最初認識和日、月、年等最基本的時間概念的形成。
在中國關于時間的記載,最早出現于商周的甲骨文,1899年出土于河南安陽殷墟的甲骨文中便有著關于計時的天干地支形象,在3600年前,人們在農業生產和生活作息上已經有了計時的需求。在《尚書·堯典》中記載“歷象日月星辰,敬授人時”和“期三百有六旬六日,以閏月定四時,成歲”,可見在商周時期古人便可以根據天體運動制定歷法。之后的各個朝代對歷法進行完善補充并頒布新的歷法,如漢有太初歷,南梁之大明歷,晉有元嘉歷,魏有景初歷等等。在明朝末年,在計算月全食時間多次出錯和西方科學傳入的推動下,開始了西式歷法改革,其代表成果為徐光啟主持編撰的《崇禎歷書》。
時間認識的變化
哲學中,對于時間的認識有兩派觀點:一派認為時間是宇宙的基本結構,是順序出現維度;另一派則認為時間不是任何一種已經存在的維度或實存物,是一種心智的概念,配合空間和數可以讓人類對事件進行排序和比較。例如,哲學家康德提出,時間和空間并非客觀存在,而是人類先天的直觀形式;馬赫則將時間視為“感覺系列調整的體系”,是整理認識材料的工具。
文學中,光陰似箭,日月如梭等諺語,體現了時間的流逝和不可逆性這一思想。日與夜、光與陰的交匯,也體現了古人對時間載體周期性變化的認識。在《西游記》等神話故事中提到的“天上一天,地上一年”,在神話世界中認為時間與空間具有相關性,其思想與相對論有異曲同工之妙。
心理學中,史蒂夫·泰勒在《時間心理學》中認為:時間會隨著年齡增長而流逝得更快;在新環境或體驗新經歷時,時間流逝會變慢;在專注狀態時,時間流逝得很快;未完全投人時,時間流逝得慢。
宗教中,對時間的存在也有著不同的觀點與思想:在時間的形態問題上,有循環時間觀和線性時間觀等觀點;在時間結構的取向問題上,有過去取向、現在取向、未來取向等觀點;在時間存在的方式問題上,有線性存在、非線性存在、瞬時存在、跨點存在等觀點。
人們對于時間的認識主要分為四個階段。在第一階段人們過著漁獵生活,對時間的認識處于完全無意識狀態,被日出日落、春夏秋冬支配著生活;在第二階段人們將進入農耕和畜牧時代,認為時間是流動循環的,對年、月、日有了詳細的記載,對短程時間有了模糊的概念,能夠根據精確計算長程時間,比如何時播種、收獲、儲存入冬草料等;隨著農耕文明的發展和資本主義的萌芽,人們認為時間是直線,時間的一端連接著無限的過往,另一端延伸至無盡的未來,時間不可倒流或者回溯;在市場經濟出現時,人們對時間的認識進入時間效益階段,把時間和效益相結合,把價值交換作為時間的主要尺度。
時間理論演變
牛頓絕對時空框架
17世紀牛頓經典力學總結了低速物體的運動規律,形成了牛頓絕對時空觀。絕對時空觀認為時間和空間是兩個完全獨立的觀念,彼此之間沒有任何聯系,具有絕對性。絕對時空觀認為時間與空間的度量與慣性參照系的運動狀態無關。牛頓將絕對時間解釋為:“時間是均勻流逝的,空間無關;時間是無始無終的;時間的誤差計時方法和裝置產生;時間是同步的,與時間地點無關。”
愛因斯坦相對時空框架
20世紀初愛因斯坦提出狹義相對論和廣義相對論,認為時間的快慢與物質運動相關、與引力場有關,時間的變化具有相對性。在狹義相對性原理和光速不變原理的前提下,高速運動下會產生長度縮短時間變慢等效應。
霍金時空框架
20世紀末霍金在《時間簡史》中提出:“在熱力學上,在這個時間箭頭方向上無序度或增加;在心理學中,在這個我們感覺時間流逝的時間箭頭方向上我們可以記憶過去而不是未來;在宇宙學中,宇宙在這個時間方箭頭向上膨脹,而不是收縮。”霍金認為在奇點間進行黑洞穿梭可實現星際旅行和時間旅行。
現代研究發展
時空關系
時間與空間是物質存在的形式,時間是物質的延續性、階段性和順序性,時間具有一維性。空間是物質的廣延性、伸縮性、豐富性,是一切物質所構成系統中和各要素相互共存、相互制約和相互聯系的作用和范疇。時間和空間是非物質性的,是自然事物和物質世界的存在形式,以離散的狀態存在于時間和空間中。
時間旅行
在K. 里德伯斯(Katinka Ridderbos)編著的《時間》一書中對時間旅行做了相關介紹。時間旅行就是改變時間流逝速度,讓時間變得更快或者更慢來回到過去或者去到未來,所以時間旅行分為超前時間旅行和回溯時間旅行。超前時間旅行就是加快時間的流逝,書中提到了兩種實現方法。第一種方法基于阿爾伯特·愛因斯坦的狹義相對論“速度達到光速后時間流逝會變慢“,可以在通過乘坐光速飛船離開地球,在若干年后再乘坐光速飛船回到地球來去到未來。第二種則通過冷凍人體來延緩壽命,在開始旅行時冷凍人體,在打算結束旅行時解凍身體來到達未來。回溯時間旅行是指改變外部時間的方向進而回到過去,書中對回溯時間的可能性進行了討論和說明。
時間與生物感知
生物的時間感知又叫生物鐘,生物根據生物鐘來感知時間的變化進而調節生物的活動、繁衍。植物可通過晝夜時間化、光照強度、溫度、水分的變化來感知時間的變化;動物可以通過潮汐、晝夜、時令、氣候的變化來感知時間的變化。
計時工具
古代計時工具
日晷[guǐ]
日晷由一根投射太陽陰影的指針、承受指針投影的晷面和晷面上的刻度線組成,利用太陽投射指針的影子來測定時刻。古代日晷主要包括地平時日晷、赤道式日晷、子午式日晷和卯酉式日晷等類型。例如,故宮太和殿前的日晷即為古代日晷的典型實例。日晷的工作需要太陽光的照射,所以日晷在陰雨天和夜晚無法工作。
水鐘
水鐘也叫刻漏,是一種計時工具,水鐘主要有滴水壺和受水壺組成,水由滴水壺滴入受水壺中,受水壺中插有帶刻度的箭,根據受水壺中的水位刻度來判斷滴水的多少,進而可以計算時間。刻漏不僅古代中國有使用,在古埃及、巴比倫等文明古國都有使用記載。根據史書記載,中國最早在西周時就已出現了漏刻,刻漏的出現解決了在黑夜或者沒有太陽時測量時間的難題。水鐘發展由簡到繁,準確度也有所提高,歷史上出現過多級漏壺、保持水位恒定的蓮花漏、以沙代水的沙漏等等。
近現代計時工具
機械鐘
伽利略在1602年發表了擺的等時性原理,利用等時性原理制造了機械鐘,也稱鐘擺。1656年鐘擺開始使用,誤差在10秒左右,在之后的200多年中,歷經溫度補償、精密時計、氣壓補償、準自由擺、自由擺等一系列改進,自由鐘擺的每日誤差達到幾毫秒的數量級,自由鐘一直沿用到19世紀50年代。
石英鐘
從1880年居里兄弟發現壓電效應開始,歷經卡迪、皮爾斯等人對石英晶體振蕩器的研究,馬里森等人于1927年制作出第一個石英鐘并提出將石英鐘作為精密守時工具,再到1932年石英鐘開始在天文學上開始應用,其每日時間準確度也達到了200微秒,準確度接近歷書時的準確度。
原子鐘
得益于20世紀粒子物理學的發展,原子鐘由伊西多·拉比和他的學生們發明。原子內部電子在躍遷時會輻射出電磁波,而它的躍遷頻率及其穩定,其中銫原子一秒鐘發生9192631770次躍遷,比太陽鐘和恒星鐘更加規律。原子鐘的原理是利用這種電磁波來控制電子振蕩器,從而控制鐘的走時。原子鐘包括銫原子鐘、氫原子鐘和原子鐘,其中銫原子鐘最為精準,廣泛用于GPS衛星系統和天文系統。
計時單位
古代計時單位
時辰
古代計時基本上使用十二時辰制,古人將一天分為十二時辰,每個時辰兩小時,十二時辰制主要分為天色紀時法和地支紀時法。天色紀時法起源于西周,在漢代命名為夜半、雞鳴、平旦、日出、食時、隅中、日中、日昳、時、日入、黃昏、人定。地支紀時法采用十二地支:子丑寅卯辰巳午未申酉戌亥來命名,其中子時指的時間為23點到次日凌晨1點,與夜半相對應,每兩小時為一時辰,以此類推。
刻
古代采用漏壺計時,漏壺由播水壺和受水壺組成,播水壺壺身有小孔可滴水,滴入受水壺中,受水壺中立劍,箭身刻有100刻來顯示時間。古人以一晝夜為100刻,即每刻為14.4分鐘。現代日常生活中一刻常指15分鐘。
更點
古代將一晚分為五更,每更擊鼓報時,每更分為五點,每更2小時,每點24分鐘。一更為戊時、二更為亥時、三更為子時、四更為丑時、五更為寅時。在古代軍中有“三更做飯五更行,士輕裝馬裹蹄”的諺語,三更是指23點到次日凌晨1點,五更指的是凌晨3點到5點。
近現代計時單位
秒
時間的基本單位是秒,是7個國際基本單位中的之一,用s表示。在年歷計算中,秒的單位過小,常用日、星期、月、年來表示;在微觀測量中秒的單位過大,常采用毫秒、微秒、納秒、皮秒來表示,其中1 s(秒)=103 m s(毫秒)=106s(微秒)=109 n s(納秒)=1012 p s(皮秒)。
1956年之前,人們把地球自轉周期(1天)的1/86400定義為1秒,其中地球自轉周期受季節等因素影響,需要經常校正。1956年之后,采用周期更加穩定的地球公轉周期來定義秒,成為歷書秒定義,規定1989年12月31日12時回歸年長度的1/31556925.9747為一秒。由于回歸年時間觀測比較困難,無法隨時測量,不方便作為測量過程的標準。經過十余年的發展,原子鐘精度不斷提高,在1967年的地十三屆國際計量大會上,采用原子時替代地球公轉時定義秒長,大會規定一秒鐘的時長為基態銫-133原子兩超精細能級間躍遷輻射9192631770周期所用的時間。
時區與時間系統
時間系統
時間的衡算和計量必須建立在物質運動的基礎上,因而不同時間系統的建立也是以某一事物的運動作為基礎的,一個時間系統具有均勻性、穩定性、可測性這三個基本特征才能保證提供準確而均勻的時間。其中連續性是指作為時間測量基準的物質的運動必須是連續不斷的;均勻性是指作為時間測量基準的物質的運動必須是均勻的周期運動;可測性是指作為時間測量基準的物質的運動必須是可以測量的,可以通過實驗測算或者觀測來獲取。采用不同的時間起點和時間尺度便可建立起不同的時間系統。
世界時
世界時也叫格林尼治時間,規定采用零時區的區時作為全世界共同使用的時間系統。
格林尼治天文臺地處格林尼治是英國倫敦南郊格林尼治地區,當地的經度為0°,是地理經度的起始點。1767年,時任格林尼治天文臺的臺長馬斯開林編制了《英國航海歷書》,書中以格林尼治時間作為國際通用時間,在之后的數個世紀中,國際上發生的重大事件多以格林尼治時間作為標準時間來計時。根據某一時刻的格林尼治時間和自身所處的時區,便可計算出本地時間。例如北京處于東八區,在格林尼治東方,北京時間比格林尼治時間快8個小時,即在某一時刻的格林尼治時間加上8個小時。
時區
世界時區的劃分以本初子午線為基準,經度每間隔15°為一個時區,西經7.5°到東經7.5°為零時區,從零時區向東西各劃分出十二個時區,其中東十二區和西十二區相重合,全球共劃分出24個時區,每兩個時區相差1個小時且東邊時區的時間都比西邊時區的時間早。每個時區都以該時區的中央經線的時間作為該時區的時間,例如東八區采用北京時間(經度120°的時間)作為東八區的時間。
地方時
地方時的確定與當地的經度有關,當地經線正對太陽的時刻是正午12點,當地經線背對太陽時的時刻為午夜0點,太陽每次經過當地經線的周期為24個小時,以此來確定當地的地方時。地方時與當地的天象有著密切的關聯(如日出、日落),符合當地人的起居和生活習慣。
中國標準時間
中國幅員遼闊,東西橫跨5200公里,跨經度約62°,由東到西可劃分為東九區、東八區、東七區、東六區、東五區共五個時區,東西最大時差為4個小時。為了國內計時方便,全國統一采用東經120°的北京時間作為中國標準時間。
時間認知的價值和應用
指導生活生產
在漁獵時代,人被動地受時間控制而生存,之后人們認識時間并主動地依據時間變化調節作息節律。在莊子的《讓王》中寫道:“余立于宇宙之中,冬日衣皮毛,夏日衣葛;春耕種,形足以勞動;秋收斂,身足以休食;日出而作,日入而息”。根據文中記載,在農業不發達的奴隸社會,人們便開始根據時令和天象來勞作。
歷法的編制
從最早的以牧草返青的次數、魚洄游的次數這種聯想的方式的計時,再到后來的結繩、刻木計時,通過不斷地對時間的認知,人們把年月日適當地編排起來,為人們的日常生活和標注事件發生與經歷的歷程提供一個統一連續的時間體系,就是編制歷法,古埃及人創造了太陽歷(陽歷);伊斯蘭教創造太陰歷(陰歷);中國古人創造了陰歷陽歷相結合的農歷等等。
演變推動計時標準發展
人的時間觀念在勞動中形成,在實踐中不斷深化發展,時間觀念的演變逐漸推動著計時標準的進步。在古代生產力水平低,相對應著時間觀念也較為模糊,以月圓月缺計月、以日出日落計日、以燃香滴水計時。隨著社會發展,在近現代社會,時間觀念變化,計時標準也逐步改變,先后出現了世界時、歷書時、原子時等不同的計時標準。
人們便開始根據時令和天象來勞作。
人口時間利用調查
時間利用調查是深入研究經濟社會發展變遷的重要方式方法,是評估社會進步、民生福社改善的重要手段,為全面反映民生發展現狀,為解決新時代我國社會主要矛盾提供統計依據。時間調查主要按照被調查人口的特性(如城鄉、年齡、性別、地區、婚育情況、就業情況等)分類調查其主要活動(如有酬勞動、無酬勞動、非生產性活動、個人活動等)時間分布。中國在2018年進行了最新一屆的時間利用調查統計。
相關內容
時間文化
一日三秋
出自春秋時期的《詩經·王風·采葛》中的“彼采葛兮,一日不見,如三秋兮”。釋義為一日不見,如隔三秋,表示雖然間隔時間很短,但感覺漫長,用于表達殷切的思念。
子午卯酉
出自隋朝散文家簫吉的《五行大義序》:“子午卯酉為經緯。”其中子指的是夜半時分、午指的是正午時分、卯指的是日出時分、酉指的是日落時分。用來形容做事從頭到尾的經過。
一刻千金
出自蘇軾的《春夜》:“春宵一刻值千金。”釋義為一刻的時間價值千金,形容時間十分寶貴。
三更燈火五更雞,正是男兒讀書時
出自唐代書法家顏真卿的《勸學》,詩詞全文為:“三更燈火五更雞,正是男兒讀書時;黑發不知勤學早,白首方悔讀書遲”。釋義為每天三更到五更雞鳴的時候正是男孩子們讀書的時間,旨在勸勉年輕人勤奮學習。
時間就是金錢,效率就是生命
時間就是金錢這句話出自馬克思的《資本論》,在改革開放初期,深圳市人民對開放發展的要點總結成“時間就是金錢,效率就是生命”這句標語。
時間就像海綿里的水,只要愿擠,總還是有的。
出自魯迅先生的《魯迅全集》,這是魯迅先生對時間的看法。魯迅先生教導我們要學會擠時間,抓緊時間干有意義的事。
子在川上日:“逝者如斯夫,不舍晝夜。”
出自孔子弟子編寫的《論語·子罕》,釋義為孔子站在河邊說:消逝的東西就像河水一樣流逝,不管是白天還是夜晚。多用于感嘆時光流逝。
書籍著作
《時間》
英國作家N.M.赫伯特·威爾斯編著;徐繼成翻譯的《時間》,全書共176頁,遼寧教育出版社2001年9月出版,ISBN號 :7-5382-6008-0。該書解釋、探討和推斷了時間的起源、含義、計量及其與人們的關系。
《時間簡說》
中國漆貫榮編著的《時間簡說》,全書共414頁,陜西科學技術出版社 2019年09月出版,ISBN號 :978-7-5369-7641-2。該書分為三部分,第一部分討論人類時間意識、時間觀念的形成和發展。第二部分討論自然科學的主要學科-計量學、生物學、數學、物理學和宇宙學中時間概念的演化和發展,介紹時間測量的基本原理和方法,以及我國標準時間-北京時間的產生、保持和授時服務,說明歷法中設置閏年、閏月、閏秒的原因,解釋相對論理論所揭示的時間特性。第三部分介紹哲學對于時間本質的概括和總結,以及自然科學發展所揭示的時間特性。
參考資料 >
你知道“秒”是怎么來的嗎?.揚子晚報網.2023-09-14
中華人民共和國簡況.中國政府網.2023-07-04
首頁.讀秀學術搜索.2023-07-09
《時間簡說》首頁.讀秀學術搜索.2023-07-09