什么是时间

什么是时间

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生活在现代社会的普通人眼中的时间

一年是365天，一天是24小时，1小时是60分钟，1分钟是60秒，1秒是1000毫秒

一年由12个月组成，1、3、5、7、8、10、12月每月31天，4、6、9、11月每月30天，2月在闰年的时候是29天，其他时候是28天。

根据世界卫生组织（WHO）和其他统计机构的数据，全球平均寿命在2020年代初约为72至74岁。截至2024年，中国人的平均寿命有了显著提高。根据最新的统计数据和研究报告，中国的平均寿命大约为77岁至78岁左右，男性平均寿命大约为75岁，女性平均寿命大约为80岁。

时间的起源

时间的概念和测量的起源可以追溯到人类文明的早期。人类最早是通过观察自然现象来理解和度量时间的。以下是时间起源的几个重要阶段：

1. 古代文明的时间测量

  • 日晷：古埃及人和巴比伦人使用日晷，通过观察太阳的影子来测量时间。日晷的使用至少可以追溯到公元前1500年。
  • 水钟：古希腊和古埃及文明使用水钟来测量时间。水钟通过控制水的流动速度来计时。
  • 月相：许多古代文明，如美索不达米亚文明和玛雅文明，通过观察月相来制定日历。

2. 古代天文学

  • 巴比伦天文学：巴比伦人通过天文学观测和数学计算，开发出了非常精确的历法。
  • 埃及历法：古埃及人根据尼罗河的周期性泛滥，制定了基于太阳年的历法。

3. 公历和儒略历

  • 儒略历：由罗马皇帝尤利乌斯·凯撒在公元前46年引入，儒略历基于太阳年，并引入了闰年的概念。
  • 公历（格里高利历）：1582年，教皇格里高利十三世引入了格里高利历，以改进儒略历的精度。公历是目前世界上最广泛使用的历法。

4. 机械钟

  • 中世纪的机械钟：14世纪，机械钟开始在欧洲的教堂中出现。这些钟使用摆锤和齿轮系统，使时间测量更加精确。
  • 挂钟和怀表：16世纪和17世纪，挂钟和怀表的发明进一步推动了时间测量的准确性和便捷性。

5. 现代时间测量

  • 格林尼治标准时间（GMT）：1884年，国际子午线会议确定了格林尼治子午线作为本初子午线，并引入了格林尼治标准时间。
  • 原子钟：20世纪中叶，原子钟的发明使时间测量达到了前所未有的精度。原子钟基于铯或铷原子的振荡频率。
  • 协调世界时（UTC）：UTC是现代全球时间标准，由原子钟和闰秒调整而成，确保了与地球自转的同步。

6. 时间的哲学和科学探讨

  • 相对论：爱因斯坦在20世纪初提出的相对论改变了人类对时间的理解。相对论指出时间是相对的，会因速度和引力的变化而改变。
  • 量子力学和时间：量子力学中的时间概念仍然是现代物理学研究的前沿领域之一。

结论

时间的起源和测量方法经历了从观察自然现象、利用简单的计时工具，到现代精确的原子钟和复杂的时间理论的发展过程。时间不仅是一个物理量，也是人类文化、科学和技术不断进步的见证。

时间和地球自转

时间和地球自转之间有着密切的关系。人类最早测量时间的方法就是基于地球自转和天体的运动。以下是时间与地球自转关系的几个关键点：

1. 地球自转与日夜交替

地球绕着自己的轴自转一周大约需要24小时，这就是一天的长度。自转导致了白天和黑夜的交替，这是人类最早的时间概念基础。太阳从东边升起，在天空中移动，然后在西边落下，形成了昼夜周期。

2. 太阳时

  • 真太阳时：基于太阳在天空中的位置测量的时间。正午时太阳位于当地的最高点，这时的时间称为真太阳时。然而，由于地球轨道的椭圆形和轴倾角，真太阳时不是恒定的。
  • 平均太阳时：为了克服真太阳时的不均匀性，人们引入了平均太阳时，它基于假想的平均太阳的运动，提供了一个更加均匀的时间标准。格林尼治标准时间（GMT）最初就是基于平均太阳时定义的。

3. 恒星时

恒星时是基于地球相对于恒星（而不是太阳）的旋转来定义的。地球相对于恒星旋转一周的时间称为恒星日，大约为23小时56分钟4秒。恒星时主要用于天文学观测。

4. 历法

  • 儒略历和格里高利历：历法的制定基于地球自转和公转周期。儒略历和后来的格里高利历通过引入闰年机制来调整日历年与地球公转年（回归年）的差异，使得历法能够更准确地反映地球绕太阳一周的时间。

5. 时区

为了标准化时间，地球被划分为24个时区，每个时区宽15度经度，对应1小时的时间差。每个时区的时间基于当地的平均太阳时，但为了简化时间计算和交流，各国采用标准时间，通常与格林尼治标准时间（GMT）或协调世界时（UTC）同步。

6. 原子时与地球自转

虽然地球自转提供了时间测量的自然基础，但由于地球自转速度并不恒定（受到潮汐摩擦、地壳运动等因素影响），现代时间测量使用原子时。原子时基于铯原子的振荡频率，提供了极高的精度。

  • 协调世界时（UTC）：UTC结合了原子时和地球自转时间。通过引入闰秒（每隔一段时间增加或减少一秒），UTC保持与地球自转的同步。

7. 地球自转速度变化

地球自转速度并不恒定，受多种因素影响，如潮汐摩擦、大气运动、地震等。科学家通过精密仪器监测地球自转速度的变化，必要时调整UTC以保持与实际地球自转时间的同步。

结论

时间的测量和定义最初基于地球的自转和公转，通过观察天体运动，人类逐步发展了多种时间计量系统。尽管现代精密时间测量依赖于原子钟，但地球自转仍然是时间测量和调整的重要参考。协调世界时（UTC）通过结合原子时和地球自转时间，确保了全球统一且精确的时间标准。

时间的混乱

地球是自西向东自转，东边比西边先看到太阳（东升西落），东边的时间也比西边的早。

生活在不同城镇内的居民都会根据对太阳的观测制定出自己的时间标准，于是各地互相之间的时间都会有些许不同，这肯定会给城镇间居民的交流带来诸多不便。

19世纪，在俄国伊尔库茨克附近的一个小镇上，一个邮政官于9月1日早上7点钟给美国芝加哥邮局拍了一份电报，可回电却说：”8月31日9时28分收到来电。”

怎么时光竟会倒流呀？真是奇怪！

原来，造成时间混乱的原因，是各地应用了各自的地方时，时间不统一。

时区

为了克服时间上的混乱，1884年在华盛顿召开国际经度会议时规定将全球划分为24个时区，规定英国（格林尼治天文台旧址）为中时区（零时区），东1-12区、西1-12区，每个时区跨越15度经度，时间正好是1小时，最后的东、西第12区各跨经度7.5度。

24时区

相邻两个时区的时间相差1小时。例如，我国东8区的时间总比泰国东7区的时间早1小时，而比日本东9区的时间晚1小时。因此，出国旅行的人，必须随时调整自己的手表，才能和当地时间相一致。凡向西走，每过一个时区，就要把表拨慢1小时；凡向东走，每过一个时区，就要把表拨快 1小时。

1884年的华盛顿子午线会议的会议内容

1884年的华盛顿子午线会议（International Meridian Conference）在美国华盛顿特区召开，旨在确定一个标准的本初子午线，以统一全球时间和导航系统。这次会议的主要内容和结果如下：

  1. 选定格林尼治子午线作为本初子午线：会议最终决定通过格林尼治天文台所在的子午线作为全球的本初子午线（Prime Meridian），即经度为0度的子午线。这个决定的通过是因为当时已经有许多国家和航海者使用格林尼治子午线作为导航参考点。
  2. 确定全球统一时间的基础：通过确定一个统一的本初子午线，为全球标准时间（即后来被称为格林尼治标准时间，GMT）的建立奠定了基础。这有助于协调国际上的时间表和航海、铁路等运输工具的时间安排。
  3. 24小时时区系统：虽然这次会议没有详细讨论时区的划分，但选定本初子午线为零度经线，为后来制定24小时全球时区系统提供了依据。
  4. 国际协作：会议强调了国际间合作的重要性，以促进全球航海和贸易的便利。会议代表来自25个国家，包括主要的海洋和工业国家，会议的决议反映了各国对统一时间和导航标准的共识。

会议期间还讨论了其他一些与经度测量和时间标准相关的问题，但最重要的结果是确立了格林尼治子午线为全球本初子午线，这一决议对全球导航、时间标准和国际合作产生了深远的影响。

格林尼治标准时间（GMT）的时间标准系统

格林尼治标准时间（GMT）时区系统是一个基于地球经度划分的时间标准系统。其主要内容和结构如下：

  1. 本初子午线：
  • 本初子午线（Prime Meridian）是位于英国伦敦格林尼治天文台的经度0度的子午线。格林尼治标准时间（GMT）以本初子午线为基准。
    1. 时区划分：
  • 地球被划分为24个时区，每个时区宽15度经度。这是因为地球的周长约360度，24个时区每个时区代表1小时（360度/24小时=15度/小时）。
    1. 标准时间计算：
  • 每个时区的标准时间相对于格林尼治标准时间（GMT）有一个整数小时的偏移。例如，东经15度的区域属于东一区（GMT+1），西经15度的区域属于西一区（GMT-1）。
    1. 时区表示：
  • 时区通常表示为“GMT+X”或“GMT-X”，其中X表示该时区与GMT的时差。例如，北京时间为GMT+8。
    1. 时区边界的调整：
  • 实际时区边界并不完全按照经度线严格划分，而是根据国家和地区的行政边界、地理和社会经济需求进行调整。例如，中国全部采用北京时间（GMT+8），尽管其国土跨越了多个经度。
    1. 夏令时：
  • 一些国家和地区在夏季采用夏令时（Daylight Saving Time, DST），将时间拨快一小时以延长晚间的日照时间。夏令时通常在春季开始，秋季结束，这时这些地区的时间会变成GMT+X+1。
    1. 协调世界时（UTC）：
  • 虽然GMT仍然广泛使用，但协调世界时（UTC）已经逐渐取代GMT，成为新的全球时间标准。UTC与GMT在定义上稍有不同，但在日常使用中的时间基本相同。UTC采用更加精确的原子时间（TAI）和闰秒调整来保持与地球自转的同步。

时区实例

  • GMT+0：格林尼治标准时间，如伦敦（未采用夏令时）
  • GMT+1：中欧时间，如柏林（冬季）
  • GMT+2：东欧时间，如雅典（冬季）
  • GMT+8：中国标准时间，如北京、香港、马来西亚
  • GMT-5：东部标准时间（美国东部，如纽约，未采用夏令时）

全球影响

GMT时区系统的引入极大地促进了国际通信、交通和商业的便利性和协调性。它为全球统一时间标准提供了一个简单、直观的框架，并成为现代国际时间标准化的重要基础。

全球时间标准系统：协调世界时 UTC

协调世界时（UTC）是一种基于原子钟精确测量的全球时间标准系统，其具体内容如下：

  1. 本初子午线：
  • UTC同样以格林尼治天文台的本初子午线（经度0度）为基准，类似于GMT。
    1. 时区划分：
  • 地球被划分为24个时区，每个时区宽度为15度经度，与GMT的时区划分一致。
    1. 时区表示：
  • 时区通常以“UTC+X”或“UTC-X”的形式表示，其中X表示时区与UTC的时间差。例如，东京所在的时区为UTC+9。
    1. 原子钟测量：
  • UTC的时间测量基于原子钟，而不是地球自转周期。这使得UTC比GMT更精确、更稳定。
    1. 闰秒调整：
  • 为了保持UTC与地球自转的同步，会不定期地引入闰秒（Leap Second）进行调整。闰秒会在UTC时间中插入一秒，使得UTC的时间保持与地球实际自转时间的同步。
    1. 国际标准化：
  • UTC作为国际标准时间，得到国际标准化组织（ISO）和国际电信联盟（ITU）等国际组织的认可和支持，成为全球通用的时间标准之一。
    1. 全球应用：
  • UTC被广泛应用于航空、航天、通信、科学研究等领域，用于协调全球各地的活动和时刻表。
    1. 夏令时和时区调整：
  • UTC本身不包含夏令时的概念，但一些地区会在夏季实行夏令时，使得当地时间相对于UTC增加一个小时。

总的来说，UTC是一种更加精确、稳定且被国际广泛认可的时间标准系统，相比于GMT在时间测量和调整上更具有准确性和可靠性。它通过原子钟测量和闰秒调整，保持与地球自转的同步，成为现代国际时间标准化的重要基础。

格林尼治标准时间（GMT）的时区系统为什么会被UTC时区系统替代

协调世界时（UTC）取代格林尼治标准时间（GMT）作为全球时间标准有几个主要原因：

  1. 更精确的时间测量：UTC使用原子钟进行时间测量，而GMT基于地球自转周期来定义时间，存在与地球自转速度变化相关的微小偏差。由于地球自转速度受多种因素影响（如地球内部构造、潮汐力等），这些微小的变化使得GMT相对不够精确。UTC通过闰秒等调整保持与地球自转的同步，因此更精确可靠。
  2. 国际标准化：UTC得到国际标准化组织（ISO）和国际电信联盟（ITU）等国际组织的认可和支持，成为国际间通信、科学研究、航空航天等领域的标准时间系统。这种国际标准的认可和统一使得UTC在全球范围内更为广泛接受和使用。
  3. 更好的全球协调：随着全球化的发展，需要更好地协调国际间的时间标准和活动。UTC作为国际标准时间系统，能够更好地满足全球范围内各个领域的需求，如航空航天、通讯、金融等。
  4. 引入闰秒机制：UTC引入了闰秒机制，以确保时间系统与地球自转保持同步。这使得UTC相对于GMT更具备长期稳定性和可预测性，能够更好地应对地球自转速度变化带来的影响。

总的来说，UTC相比GMT更精确、更稳定，得到了国际组织和各领域的广泛认可和应用。这些因素使得UTC取代了GMT成为全球通用的时间标准系统。

夏令时

夏令时（Daylight Saving Time, DST），是一种在夏季期间将时钟拨快一小时的制度，目的是延长晚间的日照时间。夏令时通常在春季开始，秋季结束。具体开始和结束的日期各国有所不同。

夏令时的使用在全球范围内并不统一，有些国家和地区采用，有些则没有。

使用夏令时的主要国家和地区：

北美

  • 美国（除亚利桑那州和夏威夷外）
  • 加拿大（除萨斯喀彻温省部分地区外）

  • 墨西哥（部分地区）

    欧洲

  • 欧盟成员国：包括法国、德国、西班牙、意大利等大多数欧洲国家。

中东

  • 以色列

大洋洲

  • 澳大利亚（新南威尔士州、维多利亚州、南澳大利亚州、塔斯马尼亚州、澳大利亚首都领地）
  • 新西兰

南美洲

  • 智利（部分地区）

非洲

  • 摩洛哥：通常在斋月期间暂停夏令时，斋月结束后再恢复。

不使用夏令时的主要地区

  • 亚洲大部分地区：如中国、日本、印度等。
  • 非洲大部分地区
  • 俄罗斯
  • 大部分的热带和赤道国家

重要性

节能：夏令时的主要目的是节省能源，通过延长晚间日照时间，减少照明和取暖的能源消耗。

生活便利：夏令时提供了更多的白天活动时间，有助于提高工作效率和生活质量。

具体实施时间

夏令时的具体开始和结束时间因国家和地区而异，通常在春季开始，秋季结束。例如：

  • 美国：夏令时通常从3月的第二个星期日开始，到11月的第一个星期日结束。
  • 欧盟：夏令时通常从3月的最后一个星期日开始，到10月的最后一个星期日结束。

总结

尽管近年来有一些国家和地区取消了夏令时的使用，2024年仍然有许多地方继续实行夏令时，以充分利用日照时间，节约能源和提高生活质量。具体的夏令时开始和结束日期会因地而异，需要查看当地的具体规定。

计算机上的时区设置对时间的影响

在 Linux 系统中，时区对时间有着直接的影响。

当设置了不同的时区后，系统显示的本地时间就会相应地根据该时区进行调整。比如将时区设置为 UTC+8（东八区），那么系统显示的时间就会比 UTC 时间快 8 个小时。

这对于涉及到跨时区的应用、网络通信以及与其他地区系统的交互非常重要。如果时区设置不正确，可能会导致时间显示混乱，进而影响到依赖准确时间进行的各种操作，如定时任务执行、日志记录的时间准确性、与其他系统时间同步等。

计算机上的时间是否和当地时间一致，需要结合计算上时区的设置一起来判断。

中国唐朝时的时间

在电视剧《长安十二时辰》中，主要通过日晷、水钟、火闹钟等工具来记时。

日晷是通过太阳的投影方向来测定并划分时刻，由晷针和晷面组成。剧中的日晷会随着时间推移有色调明暗的不同变化。

水钟是利用特殊容器记录把水漏完的时间，通过观察水位下降的刻度来读取时间。

火闹钟则是利用香烛燃烧的速度，燃烧至固定位置的铃铛便会掉落发出声响，从而达到计时的效果。

此外，剧中还提到了十二时辰制，将一天分为子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥十二个时辰，每个时辰相当于现在的两个小时。同时，夜间还有更夫走街串巷敲更报时。

参考资料

Written on June 16, 2024