《我們如何丈量世界?》:古人嘗試製造「月晷」,結果事倍功半

《我們如何丈量世界?》:古人嘗試製造「月晷」,結果事倍功半
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我們想讓你知道的是

日晷是圓型鐘的原型,可以非常準確地計算時間。早在公元前3,500年,埃及人就建造出巨型日晷——方尖碑,算是歷史上最早出現的公共時鐘。

文:格瑞姆.唐諾(Graeme Donald)

十進制的時間

在法國大革命時,從巴比倫一直沿用下來的時間制度第一次受到挑戰。當時法國人決定把時間和日曆變成十進制,並且以1793年做為新制元年,實現這個瘋狂的想法。

然而儘管這群人費盡心思,還是想不出如何把365天塞進只有10個月的曆法。他們採用每年12個月、每月30天的架構,然後把每月分成三個星期,每星期有10天(法文稱為decade),並且將每個星期的第一天訂為休息日。人們對這樣的安排非常不滿意,因為在格里曆中,七天就有一個休息日。

新的月分以當月的季節特徵命名,例如「霧月」(Brumaire)、「熱月」(Thermidor),新的星期則是按一到十的數字重新命名,試圖建立一個更規律的曆法系統。法國人以法蘭西第一共和國建立之日(1792年9月22日)為新曆法的第一天,當月為葡萄豐收的「葡月」(Vendémiaire)。

至於時鐘方面,法國人把鐘面設計成只有10個小時,每小時100分鐘,每分鐘100秒。坦白說,大概只有印製日曆和製造時鐘的商人樂見這些改革,因為他們可以從中大撈一筆。1805 年,這群商人又發了一次財,因為拿破崙一世在該年取消法國共和曆,恢復格里曆。

日晷

日晷是圓型鐘的原型,可以非常準確地計算時間。早在公元前3,500年,埃及人就建造出巨型日晷——方尖碑,算是歷史上最早出現的公共時鐘。在太陽照射下,方尖碑的影子投射在地面的時間記號上,讓人知道當下是幾點。有三座古埃及方尖碑被保存下來,包括位於倫敦維多利亞堤岸和位於紐約中央公園的一對克麗歐佩特拉方尖碑(Cleopatra’s Needle),還有位於巴黎協和廣場的盧克索方尖碑(Luxor Needle)。

然而到了晚上,日晷發揮不了作用,古人於是嘗試製造月晷。這項工程可真所謂「事倍功半」,因為月晷只有在滿月時才能顯示正確時間。在滿月後的兩週內,月晷的時間每天比前一天慢50分鐘;而在滿月前的兩週內,月晷的時間每天比前一天快50分鐘。因此,在滿月的前七天和後七天,月晷與實際時間相差了五個半小時。雖然它的用處不大,至少說明了月球的軌跡並非圓形。

日晷必須經過校準,才能準確顯示時間。北半球的日晷晷針必須準確地指向南方,而南半球的日晷晷針應準確地指向北方(而且南半球的日晷要逆時針觀察)。在赤道附近建立日晷比較麻煩,因為晷針需要與地球自轉軸平行,晷面呈北低南高擺放(晷針與晷面平行)。

生理時鐘

1958年,羅馬尼亞的時間生物學家佛蘭.哈爾伯格(Franz Halberg)提出「晝夜生物節律」(circadian rhythm)的概念,也就是我們說的生理時鐘。其實人們早在幾個世紀前就注意到,所有生物大約每24小時就會經歷一次周而復始的生理變化。

黎明與黃昏(也就是太陽升起與落下的時間)是生理時鐘的重要分水嶺。人體的生理時鐘約在每天凌晨四點重啟,這時人體的溫度最低,很多人認為臨終者最容易在此時離世(但根據統計,早上十一點才是最多人離世的時間)。此外,搭飛機產生時差反應,通常是因為飛行時間太長、距離太遠,下飛機時的當地時間比上飛機的時間還要早,導致生理時鐘產生錯亂。

格陵蘭的自殺率為全球之首,很多學者都在研究當地居民的生理時鐘與作息問題。很多人認為長達三個月的黑夜是引發憂鬱的主要原因,然而令人意外的是,自殺和謀殺的高峰期卻是在永晝的夏日時段。

十八世紀的瑞典植物學家卡爾.林奈(Carl Linnaeus)為了證明晝夜節律是否可靠,提出了「花鐘」的構想,將多種在不同時間開合的花種在一起,包括從凌晨三點開花的婆羅門菊,以及晚上七點閉合的萱草等五十種花,排列成時鐘的形狀。如果林奈當初真的實踐了這個構想,就能證明生物生理時鐘的準確度。

報時

廣播電台會固定在整點報時,讓大家知道時間。然而在廣播普及之前,大炮早已扮演報時的角色,只要時間一到,在每個城巿和海港的角落都可以聽到炮聲。

炮聲通常在正午響起,讓船員在起錨前校準鐘錶,以便在海上能夠準確計算方位。1894年,溫哥華建造了一座大炮,在每週日晚上六點準時開炮,提醒漁民停止捕魚活動。一直到今天,這座大炮依舊會在週日晚上轟隆作響,只是時間改為九點,純粹作為報時之用。

加拿大其他地方也有大炮,例如哈利法克斯和魁北克,這兩個城巿都會響午炮;位於開普敦和聖地牙哥的大炮也都是在中午作響。羅馬方面,教宗庇護九世(Pope Puis IX)在1847 年宣布實行午炮報時,中午時可以從台伯河西岸的賈尼科洛山上聽見大炮聲響,與教堂的鐘聲相互響應。

由於光速比音速快,在1829年,響炮報時就被「報時球」所取代。報時球是由英國海軍將官羅伯特. 瓦布佩(Robert Wauchope)發明的視覺報時器,設定的時間一到,就會有一個色彩鮮明的金屬大球從杆頂落下。格林威治皇家天文台的報時球到現在依舊會在標準時間十二點整落下。1907年12月31日,紐約時代廣場也建造了一座報時球,在每年跨年的最後一刻落下,宣布新的一年來臨。