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文、圖/磐石
從石器時代到文明社會,人類經歷了諸多變革、發展,起初人類按照日照時間作息,日復一日年復一年。後來人類利用日晷能比較准確地指示時間。終於,人類的技術發展到了利用計時器讀取時間。也是這個時候,科學與現實產生了分歧……
歷法上的一日是指一晝夜,這是人類最早掌握並用來計算時間的天象變化規律。利用太陽計算出來的『日』叫做『真實太陽時』(Real Solar Time)。真實太陽時有長有短。原因很簡單:由於地球圍繞太陽公轉的軌道是橢圓形的,地球距離太陽越近,日越短;距離太陽越遠,日越長。一年當中,地球距太陽位置的距離比較相同的共有4天——4月16日,6月14日,9月1日,12月25日。其餘時間,地球呈橢圓形的運行軌跡導致了地球時間與太陽時間存在著正負15分鍾左右的誤差。
既然地球運行軌跡無法變更地造就了『真實太陽時』,生存在地球上的科學家又設定了『平均太陽時』,那麼二者之差就是時間差。專業方面把這個差值叫做『時間等式』(Equation Of Time)。地球環繞太陽運行的公轉軌跡就像一個腎髒形。也因為這個非常規的軌跡,一年中的每一天真實太陽時都在變化。最准確的獲取『真實太陽時』的方法就是兩次日照沒有影子之間的那段間隔時間。
荷蘭科學家惠更斯將游絲擺輪應用於機械鍾前,鍾表都是用杠杆掛重力砝碼來調速,誤差之大可想而知。當時的鍾每日誤差均超過15分鍾。所以那個時期人們也不會想到在鍾內實現時間差的功能。
『真實太陽時』忽長忽短,人類科學家為了方便記錄也為計時的需要,運用了一個長短一致的太陽日作為計算時間的單位。這個日就是一年當中『真實太陽時』的平均值——24小時,即『平均太陽時』(Mean Solar Time)。24小時雖然是人為規定但也是有科學依據的。1925年之前一天的開始是正午,而之後天文計時便開始運用『平均太陽時』。
時間等式由於科學家運用了『平均太陽時』概念計算時間,也就意味著將地球運行軌跡假設為一個等半徑的圓形。那麼,這個假設的圓形與真實的腎形必將有交匯點。而這些交匯點就是地球時間與天上時間相同的時候。每年有4次相同,分別是4月16日、6月14日、9月1日和12月25日。在這4天,Equation Of Time為0。人類惟有在這4天纔真正從人為的誤差中奪回了自己的時間。
有意思的公式11月1日地球運行到距離太陽最近的點,所以『平均太陽時』(我們手表上的24小時)就比『真實太陽時』慢了16分23秒。地球時間跑慢了,真實太陽時比手表上時間先走完了一日的全程——我們的平均太陽時多走了16分23秒,反之證明距離太陽越近日越短。2月11日是天文學上地球距離太陽最遠的一天,表上時間比真實太陽時快了14分20秒。手表上的時間比真實太陽時先走完一日的全程,整整少走了14分20秒。也就證明了距離太陽越遠日越長。
以現在的通訊手段,隨便打個電話或者網絡便可以查詢到當地的時間差,甚至得知日出日落時間也不為過。但自己佩戴一只時間等式手表,就相當於一枚移動天文臺。
人造小宇宙制表師將一個腎髒形的齒輪植入機芯內,用一根頂杆一直沿著腎形輪的邊緣滑動。這就是在模仿地球運行軌跡。表盤上有一根經由腎形輪操控的『太陽指針』,它極為客觀地反映了『真實太陽時』。制表技術的發展,使我們得以更精確地從腕表上看出太陽時。聰明的制表大師采用的腎形輪顯然與行輪系其它的齒輪背道而馳。我們不得不佩服大師們的纔華,他們居然在小小的機芯中模仿除了小宇宙……
寫到這兒的時候,時間還在繼續,太陽與地球還繼續著它們的誤差。