在時鐘發明之前,人們是如何計算時間的?古人這些創意真是令人驚豔

2017-08-14 16:42

? 人氣

日本每年的6月10日是「時間紀念日」,這一天會舉辦與時間相關的各種演講,舉行儀式以表揚與時間相關的團體或個人。關於時間的計算、時刻的訂定,自古至今產生了許多變遷。

據歷史記載,日本最早訂定時刻制度,是在天智天皇還是皇太子的時候,齊明天皇671年4月丁卯,換算成現在的日曆是6月10日,皇太子仿效中國的水鐘,自己做了個刻漏,敲響鐘用以報時,因而訂定這一天為「時間紀念日」。

古老的時鐘,是用水輔助計時

時鐘的歷史十分久遠,傳說在距今三千多年前,中國便開始使用水鐘了。水鐘有許多形式,有在壺中注入水,底部鑿一小孔,水不斷的定量漏出,以漏出的水量來計時;或者是採用相反的方式,依水流入容器的量來計時。從前印度是在金盆底部鑿一小孔,使其浮在水面上,水不斷從小孔湧入金盆,直到盆子再也負荷不了重量而沉入水中,印度人會預先在盆上加裝繩子,以方便撈起盆子,據說印度便是以盆子的浮沉來計時的。

最精密的鐘,50 年的誤差只有1 秒

現在百貨公司販賣的沙漏也是模仿古代的鐘,用細沙取代水,以沙漏出的份量來計時,這常用於測量短暫的時間,例如測量體溫的時間、煮蛋的時間、長途電話的時間等。此外還有日晷(在地面立一根杆子,測量杆影)、火鐘(點燃蠟燭或線香計時)等。有禪修習慣的人坐禪時,也會點一炷香,用來計算自己靜坐的時間。

7世紀時,義大利人發明了最早運用機械的鐘(編按:應該是中國在8世紀初就出現機械原理的天文鐘──渾天銅儀,14世紀時義大利人發明了機械鐘)。後來自從16世紀初義大利的大學者伽利略發現鐘擺的等時性之後,計時的機器便陸續登場,17世紀時荷蘭的惠更斯(ChristiaanHuygens, 1629 ∼ 1695)創造了單擺時鐘,英國的胡克(Robert Hooke,1635∼1703)發明錨型擒縱機(編按:機械學中,是指僅允許向一個方向作間歇運動的裝置),同是英國人的哈里森(John Harrison, 1693 ∼1776)發明了航海鐘等等,都展現了長足的進步。

進入19世紀後,出現了不需依靠鐘擺,而利用石英或氨分子振動的石英鐘、原子鐘。石英鐘是將石英晶體的振動,轉換為電力振動,以馬達帶動鐘面的指針,據說現在世界上最精密的石英鐘,50年的誤差僅有1秒。原子鐘利用的是氨分子振動的周波數,不會隨壓力及溫度而改變的特殊性質,因此即使石英鐘會產生極小的誤差,也可利用氨分子振動的穩定性,加裝自動修正裝置,所以才會誕生先前提及的50年誤差只有1秒的精密鐘錶。

平均太陽日

地球自轉1周訂為1天,月球繞地球轉1周為1個月,地球繞太陽公轉1周為1年,這是大家都知道的,那麼1天的長短是以什麼來界定的呢?

以地球為中心來看,太陽每天早上從東方升起,傍晚從西方落下,正午位在天頂,此時太陽看起來像在正南方的天空(此稱為南中),太陽南中之後,距隔天再度南中的時間會因季節而改變,也就是夏長冬短。因此將此差距平均計算,1年的平均時間在專有名詞上稱為「平均太陽日」,時間較24小時稍長。進一步詳細說明的話,1年不是365天,而是365.2422天,也就是365天又5小時48分46秒多。由於每年皆有多出來的時間,因此有平年、閏年之別。

正午,時鐘敲九下

先前曾提及古人最早會依刻漏來敲鐘,其方法如下:午夜0時敲9下鐘,凌晨2時(換算成現今的時間)敲8下,清晨4時敲7下,早上6時敲6下,8時敲5下,10時敲4下,正午就敲9下,下午2時敲8下,下午4時敲7下,6時敲6下,8時敲5下,10時敲4下,午夜0時再度敲9下。依季節不同,日出日落的時間也會有異,而曆法也因時代更迭而數度改變,所以時刻的訂定及敲鐘的方式當然也就屢屢變換。

茶水間的數學
 

現在小孩的點心時間仍舊叫「oyatsu」(日文8的意思),這是下午2點(敲8下鐘)的意思,精確一點說的話,冬至時是下午2點前,夏至時是近3點。古老故事中常出現的「天亮敲6下之時」、「天黑敲6下之時」,就是表示早上6點和晚上6點。現在1天是24小時,古時候是將1天分為12等分,12=2×6,因此稱1天為二六時。現在將不眠不休工作24小時,或徹底考慮24小時等句子寫入文章的話,就會寫成二六時中完全無休,有人認為這是四六時的誤植,但從古時候的時刻來說,其實並沒有錯。

順帶一提,敲鐘的方式由9至4下,那麼為何沒有敲3、2、1 下呢?這是因為古時候將「一個時辰」分為4等分,一個時辰內鐘會敲1、2、3 下。再詳細一點說明的話,現在的2個小時,也就是120分鐘,等於古時候的一個時辰,所以30分時敲1下,60分敲2下,90分敲3下。

十二地支與時刻

古時候的書籍上記載著子時、寅時等,這是以十二地支的子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥來表示時刻,

午夜0時鐘敲9下之時為子時,

午夜2時鐘敲8下之時為丑時,

午夜4時鐘敲7下之時為寅時……,

依序為12個時辰命名。現在我們所謂的正午就是中午12點,相當於午時,而午前、午後的午字,就是源起於古時的時辰說法。

作者介紹|笹部貞市郎 

1887年(明治20年)生於日本岡山縣手莊村(之後併入岡山縣高粱市),因為家庭經濟因素無法繼續升學,因此只受過八年的「尋常高等小學」正規教育。後來努力自學不輟,陸續取得小學教師、中學教師的資格,終生以數學教育為職志。

除了獨自編撰《問題解析法辭典》等各類數學辭典之外,於二次大戰前,還在東京創立了「武藏學院」補習班。二次大戰結束後,在故鄉岡山縣創立「手莊學院」,又在東京設立了「聖文社」出版社。東京的武藏學院在日本戰敗後也隨之解散,而手莊學院因受到岡山縣的支援持續經營,成為現在的岡山縣立川上農業高等學校。

本文經授權轉載自大是文化《茶水間的數學
責任編輯/林安儒

關鍵字:
風傳媒歡迎各界分享發聲,來稿請寄至 opinion@storm.mg

本週最多人贊助文章

你可能也想看