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)行計數(shù)。但是首先對一天進(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,埃及人就開發(fā)了更先進(jìn)儀器將日出和日落之間的間隔分為12個部分。這種劃分反映了埃及對十二進(jìn)制系統(tǒng)的使用。數(shù)字12的來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)或每只手的四個手指(不包括拇指)關(guān)節(jié)數(shù)(每只手中的三個指關(guān)節(jié)數(shù)),而拇指則用來數(shù)到12,即所謂的“掐算”。
早期沒有人造光,人類將日照和黑暗時期視為兩個相對的部分,而不是記為同一天。在沒有儀器的幫助下,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顆被分配給兩個很難看見的暮色時期,剩下的十二顆星標(biāo)志著完全黑暗的時間,再次導(dǎo)致了對夜晚的十二個劃分(十二進(jìn)制)。在新王國時期(公元前1550年至1070年),該測量系統(tǒng)被簡化為使用一組24個恒星,其中12個標(biāo)志著黑夜。漏斗或水鐘也被用來記錄夜間的時間,它也許是古代世界中最精確的計時裝置。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。
將白天和黑夜的時間都分為12個部分,便建立了24小時制的概念。但是,定長時數(shù)的概念直到希臘天文學(xué)家才開始使用,當(dāng)時希臘天文學(xué)家最先開始使用這種系統(tǒng)進(jìn)行理論計算。
希波帕克和其他希臘天文學(xué)家采用的天文技術(shù)來源于美索不達(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)行了天文計算,該系統(tǒng)是在公元前2000年左右開發(fā)出來的。雖然不知道為什么選擇60,但是表達(dá)分?jǐn)?shù)非常方便,因為60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)將一個圓分為60個部分,從而設(shè)計出早期的緯度地理系統(tǒng)。一個世紀(jì)后,希帕古斯對緯度線進(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)計了一個經(jīng)度線系統(tǒng),其范圍為360度。大約在公元150年,克勞迪烏斯·托勒密通過將360度緯度和經(jīng)度細(xì)分為較小的部分來解釋和擴(kuò)展了希帕古斯的理論。每個部分分為60個小部分,每個小部分又細(xì)分為60個較小的部分。第一片段,即第一分鐘,被簡單地稱為“分鐘”,第二個片段,被稱為第二個分鐘。
然而,直到克勞迪烏斯·托勒密著作《Almagest》出現(xiàn)了多個世紀(jì)之后,分鐘和秒才用于日常計時。時鐘顯示將小時分為兩半,三分之二,四分之一,有時甚至是十二個部分,但從來沒有分過60,因為那時人們通常不認(rèn)為小時是60分鐘的持續(xù)時間,對于一般人來說,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,許多時鐘和手表的分辨率也只有一分鐘,而不會顯示秒。
多虧了定義和保留時間間隔的古代文明,才有了現(xiàn)代社會一天24小時,60分鐘一小時和60秒一分鐘。然而,計時科學(xué)的進(jìn)步改變了這些單位的定義方式。曾經(jīng)通過將天文事件將秒定義為平均太陽日的一部分,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)時間。這種重新定性開創(chuàng)了原子計時和世界協(xié)調(diào)時間(UTC)的時代。
然而有趣的是,為了使原子時間與天文時間保持一致,有時必須在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)生八次罕見的包含61秒的“分鐘”。
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更多>2020-09-17