為什麼一天有24小時，不多不少？

我們都知道時鐘走一圈有12個數字，當時針走完兩圈就代表是24小時過去了，是新一天的開始。然而，你又有否想過為什麼是24而不是23或25，又或者不乾脆用10呢？

現代科學裡，時間的國際單位（SI unit）是秒。1秒的長度有精確定義：銫-133（cesium-133）原子基態的超精細結構（hyperfine structure），當進行量子躍遷時釋放的電磁輻射頻率的9,192,631,770個週期的時間長度^[註]。秒是七個物理基礎單位之一。

一天24小時可能源自古埃及文明。古埃及的人在一年之間變化的夜空中發現了24顆明亮的星，剛好能夠把整晚分成24等份。由於埃及接近赤道，黑夜長度大約是12個小時，但不要以為一晚只能看見12顆星！由於星星會東升西落因此在埃及的一年中任何時刻，都能看見18顆星（剩下的6顆位置接近太陽因而看不見）。而且，頭尾各3顆星都出現在日出或日落時候，需能看見但太陽光的關係而很難看見，因此真正容易看見的只有黑夜中的12顆星。所以，他們把夜間劃分成12等份（注意不是11，只要12顆星放於每份的中央即可），亦按照此習慣把日間分為12等份。

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不過在日間看不見星星，古埃及人如何得知時間？原來，他們會在日間使用一種稱為日晷（sundial）的儀器。這是一種把一個「人」字型垂直放在一個圓盤上的儀器，太陽光照射下來，便會在圓盤上投射出陰影，陰影指着的數字就是日間的時間。在晚間，除了使用12顆星之外，也有一種比較可靠的計時方法，就是利用放在特製水桶中的水位高度來顯示出夜間的12等份。

早晚各分為12等份亦有可能來自另一個原因。古埃及人採用的是12進制而非現在我們所使用的10進制。有些歷史研究指出，他們可能習慣用拇指數數目，而其他4隻手指各有3節，因此就等於12了。因此，一天24等份剛好等於兩隻手除了拇指之外的指節數目，所以這亦可能是他們採用24這個數字的原因。

不過在未來，一天可能會有25小時，甚至更久呢！因為月球所引起的潮汐，海水會與地球摩擦，使地球的自轉速度減慢。大約每5萬年地球自轉就會減慢1秒。因此，在大約1億8千萬年以後，我們一天就能有25小時用了！同樣道理，在大約14億年前，地球的自轉比現在快多了，當時一天可是只有18小時呢！原來，一天並不一定就是24小時的啊。

之不過，如果一天被分為24等份，為什麼1小時和1分鐘都卻被分成60等份？這就與古巴比倫人使用60進制有關。對古巴比倫人來說，60是個非常方便的數字，因為它能夠被非常多日常需要用到的數目字除盡：1、2、3、4、5、6、10、12、15、20、30。這對於表達一個數字的分數很有用。

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這個習慣被流傳到古希臘。事實上，小時和分鐘被分為60等份的做法，與西方科學和數學之中把角度分為360等份有關。測量地球周長的古希臘科學家埃拉托色尼（Eratosthenes）首先把一個圓形分成60等分。之後喜帕恰斯（Hipparchus）把這定義推廣為360等份。最後，為了量度比1度更小的角度，古希臘人把1度再分為60角分、1角分再分為60角秒。

角分的拉丁文是partes minutae primae，意即「第一分割」，英文譯作first minute，漸漸簡稱成minute，即我們說的角分或分鐘。角秒的拉丁文partes minutae secundae，意思就是「第二分割」，即是second minute，之後就簡稱second，即我們說的角秒或秒。不過直到16世紀末發明機械時鐘之前，普羅大眾基本上都不使用分鐘和秒。

總結來說，「從上而下」把1天分為24小時，是古代天文學和度量衡傳統而來。「從下而上」由定義1秒到60秒為1分鐘、60分鐘為1小時，再反過來把1天的長度定義為24 x 60 x 60 = 86,400 秒，則是現代科學的做法。

註：可參考國際度量衡局（BIPM）對秒的定義

延伸閱讀：

Lombardi, M. A. (2007). ‘Why is a minute divided into 60 seconds, an hour into 60 minutes, yet there are only 24 hours in a day?, Scientific American, 5 March. Available at: https://www.scientificamerican.com/article/experts-time-division-days-hours-minutes (Accessed: 14 February 2021)

本文獲授權轉載，題目由編輯稍作修改，原文見作者網頁。

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