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举个栗子:世界时间是如何统一的?

日报 举个栗子 2年前 (2017-11-17) 381次浏览 0个评论 扫描二维码

举个栗子:世界时间是如何统一的?

1853 年 8 月 12 日,美国东部罗德岛州,两辆火车迎头相撞,14 人因此死亡。事故的原因在今天看来难以置信——两车工程师的手表差了 2 分钟。

在此之前,类似原因的刮蹭已发生多次。那时,工业革命进展迅速,但时间测量还沿用中世纪的方法:以日晷等测量的太阳时作地方标准。这是火车事故的重要原因:各地的时间标准不同。

举个栗子:世界时间是如何统一的?

当美国人还在为此事故震惊时,在铁路轰鸣中,伦敦时间已经完成对英国各地方的统一。1855 年,不列颠岛与爱尔兰 98%的公共时钟调整为格林威治时间。这是第一个将时间统一的国家,此后,客观、精确的时间体系随着工业、贸易、殖民的发展,占据了世界的每一块土地。

【火车与电报的合谋】

现代时间标准的建立,离不开准确的钟表。最早能持续不断工作的机械钟,出现在 14 世纪初期欧洲的修道院,以满足僧侣们准时祈祷的需求。

这种钟十分笨重,只有时针,用整点报时的方式宣布时间。由于精度有限,僧侣每天至少要对时两次。机械钟楼也很快在市镇中出现,为世俗生活服务,1335 年法国北部的 Aire-sur-la-Lys 镇建立单独的钟楼,因为需要“让布匹市场的雇员能按照特定的时间上下班”。

随着技术的完善,机械钟的精确度不断提高,1475 年第一次出现“分针”,但直到 1665 年才将时间精确到秒。这一时期的钟表产量稀少,十分昂贵——中世纪缓慢的节奏,也没有出现对精密时间的需求。1851 年钟表大规模生产前,它们只是贵族的玩物。

中世纪的节奏还体现在地方时上。甚至工业革命初期,各地时间仍然没有统一标准,散漫随意的设置仍然普遍。工程师 Henry Booth 在 1847 年的一本小册子中写道:“坎特伯雷,科尔切斯特,剑桥……无数的城镇,各自有教区时钟,市场钟,每个都在宣示其独特的时间”。即使严格按照太阳时,各地与伦敦也有差异:牛津时间慢 5 分 2 秒,利兹慢 6 分 10 秒,康福斯慢 11 分 5 秒,巴罗则要慢 12 分 54 秒……

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这时,火车的出现改变了人们的时间观。铁路发展三十年后,1839 年,出现了第一张火车时刻表。这是一种全新的管理方法,它把时间作为客观的控制对象,将运输的效率与时间的分割联系在一起,整个流程精确到分钟。这与中世纪散漫、差异的时间观迥然不同。

这一时期,另一件重要的发明也诞生了:电报。电报能跨越遥远的距离即时通讯,使得与格林威治标准时间的校对变得准确可行。1854 年,通过电报线路,格林威治天文台与东南铁路站台相连,能准确的传递天文台时间信号。1860 年,英国的主要城市都能由电报线接收格林威治的报时信号,一年后,印度,澳大利亚,加拿大都能由电报线与格林威治时间随时保持一致。

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在铁轨和电报大规模建设的帮助下,交通与通信网密集的相连,变得越来越复杂,对时间误差的容忍度越来越低。铁路公司开始强硬的要求经过的城镇,都修改为伦敦(格林威治)标准时。一些城市的居民为了交通和电报的方便,发起了“与伦敦时间一致”的请愿活动。社会的普遍要求下,虽然没有法律规定,英国大部分的市镇都调整为伦敦时间。

这种调整也改变着生活方式。“我准备就寝,却随时都想起火车时刻表,随时想着早晨必须在特定的时间起床,这让我无法安稳睡觉”,著名的外科医生 Dr Forbes Winslow 在《柳叶刀》杂志写道。

甚至有赶火车过于兴奋猝死的案例。1854 年,《协和医学期刊》的一篇文章写道:“兴奋,焦虑,紧张,为了登上那准时的可怕的列车,产生了严重的健康问题,多起猝死记录都与急迫赶上火车相关”。1868 年,外科医生 Alfred Haviland 出版了专著,书名表达了他的忧虑:《急迫致死:特别写给火车乘客》。

法国人想出来一个折中的办法:火车站的时钟显示正常时间,但是火车运行的时刻则调慢五分钟,以便为法国人的懒惰留出余地。这种双轨制时间一直运行到 1911 年 3 月。

但是这些问题不能阻碍火车的发展,人们只有适应铁路前所未有的管控。这种管控直接反映在时间上,催生了近代的标准时间。

1868 年,新西兰殖民政府委托 Dr.Hector,以东经 172°30’为准,制定新西兰全境的标准时。通过电报线路,新西兰标准时与格林威治标准时相协调,这是世界上第一个用经度设定标准时的地区。而这,只是一个开始。

【经度与时区】

陆地标准时间离不开铁路,全球时区的建立,则离不开航海业。与铁路为了提高运输效率不同,航海对标准时间的需求,是为了确定船舶的地理位置。

在海上,纬度的测量很简单,只要量出正午的太阳高度就能知道。但是经度测量则比较困难,先测量出当地时间,再参照一个标准时间,才能计算出结果。麻烦在于,传统的时钟都经不起海洋的颠簸,失去了测量准度;而不同的轮船选用标准时不同,增加了海洋上的混乱。

1707 年,因为在暴风中无法测量经纬度,四艘英国军舰在锡利群岛沉没,1400 余士兵死亡,极大地刺激了英国人对精准经度的需求。1714 年,他们设立“经度奖”,为“能够将精度确定在 30 海里、40 海里、60 海里”分别悬赏 20000、15000、10000 英镑,相当于现在的百万美元。

无数的钟表专家开始了海洋钟的研究。经过四次改进,1761 年约克郡工匠约翰·哈里森提交了十周内误差不超过 10 秒的海洋钟——“Sea Watch”。不过,由于几十年间规则的变动,哈里森最终累计收获 15000 余英镑。

此后,西方的船舶揣着哈里森钟表,开始了全世界的航行,1807 年“克莱蒙特”蒸汽船诞生,让长距离的跨洋航行更加便利。

不过,经度的另一个问题,确定标准时间,在此时变得突出:要以哪个天文台观测的时间为标准时间?哪个地方受得起本初子午线这一殊荣?

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最早讨论这个问题的,是 1871 年安特卫普的第一届国际地理学会议。学者们最终推荐格林威治标准时间。但是,这个结论却无法推行,1875 年的第二次国际地理学会议,法国代表提出,只有英国接受公尺制长度单位,他们才同意以格林威治为本初子午线。会议僵在这里。

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但是轮船不会等待会议结束再航行。由于英国的海洋霸主地位,如图所示,越来越多的轮船采用格林威治标准时间。1876 年,一个更为大胆的计划被加拿大工程师桑福德·弗莱明提出:以格林威治时间为标准,建立东西半球协调一致的 24 个时区,这是时区制第一次系统的表述,这也是如今通行时区的雏形。它将全球纳入统一的标准时间系统,各地区将抛弃地方时,而归入格林威治为中心的各个时区。

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这个提议逐渐被人们接受。最终在 1883 年,经美国提议,41 个国家参加了华盛顿的国际经度会议,通过了格林威治所在经线为本初子午线,180°经线为国际日期变更线,格林威治天文台时间为标准时,称为 GMT(Greenwich Mean Time,),建立全球时区的方案。

此后天文学,物理学的发展,增加了时间测量的精确度,1937 年,国际天文学会议提出了格林威治时间的精确版——世界标准时(UniversalTime,简称 UT)。

1958 年以原子共振频率标准计算、保持时间的铯原子钟,比天文观测更稳定、准确。1967 年,国际度量衡会议正式采用铯-133 原子钟作为秒的基准依据,世界标准时也修改为协调世界时(Coordinated Universal Time,简称 UTC)。上世纪末,美国研制成功了 GPS 全球卫星定位系统,铯原子喷泉钟是该系统的基础支撑技术。

——以上的变化都是 1884 年决议基础上的改进,进化的格林威治时间在 20 世纪完成了世界时间的统一。

【时间与政治】

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全球时区制在会议上虽然通过,但施行过程仍有阻碍。这些阻碍与政治因素、民族自尊心相关,法国便是很有趣的例子。

1891 年,法国人以巴黎为标准,将法国全境统一为一个时区。巴黎位于东经 2°左右,其太阳时比格林威治早 9 分 11 秒。1911 年 3 月,法国突然宣布将巴黎标准时向后拨 9 分 11 秒,仍称为巴黎标准时间,丝毫不提及已经完全对应的格林威治标准时。《纽约时报》在第二天报道中说:“一些法国科学家曾提出,为了挽回政府的面子,应该选用海边与格林威治经度一致的城市,而不是巴黎,来作为标准时”。这次调整还改掉了火车站内站外五分钟的时差——就是前文提到的法国人为了应对迟到做出的创举。

1890 年后,欧洲中部德国、意大利、波兰、立陶宛等国以东经 15°为标准时间,统一归入东一时区。这下法国人坐不住了,1940 年,法国人抛弃了修改版的巴黎标准时,加入到东一时区,即使巴黎与东经 15°的实际时差达到 50 分钟 49 秒。

同样的例子还有西班牙,1940 年,佛朗哥宣布调整为欧洲中央时间。在此之前,自 1900 年起,西班牙一直使用格林威治时间。西班牙经度范围偏离格林威治时区(零时区),但离欧洲中央时间更远。实际上,这是佛朗哥为了与德国,意大利保持一致的措施,沿用至今。

印度的时间则以 1947 年独立为标志,显现混乱和统一的两极形态:1802 年,东印度公司的 Goldingham 决定设立单独的马德拉斯时间,比格林威治快 5 小时 21 分(UTC+5:21)——在孟买与加尔各答之间,新设一个时区,造成了铁路运输上的麻烦。

1884 年,英国政府以孟买与加尔各答为标准,设立了两个时区,但是铁路公司则将马德拉斯时间作为中间时区,印度的标准时间变得混乱。直到 1945 年,加尔各答仍保持着特殊的时间。1947 年印度宣布独立,新政府将全国统一为一个地方时,虽然从东到西,它整整跨越了东五、东六时区。

除了印度,另一个跨越多时区而只采用一个标准时间的,是中国。这是共产党统一大陆后推行的时间制度。

现代化的新时间标准的推广,离不开其他现代要素的传播,尤其是交通。近代国门打开之前,农业生产是最重要的时间尺度,时间制度也带有节奏缓慢、周期性的特点。

清末的工厂引入严格的时间管理,引发工人的普遍焦虑,此时钟表尚未普及,工人很少买得起,迟到又要非常严厉的惩罚。一些人根据公鸡打鸣,启明星的位置提醒上班,阴雨天则会失效,偶尔有工人在后半夜气喘吁吁跑到工厂,发现远未到上班时间,再瑟瑟离去。

随着国门打开,各式运动兴起,铁路和电报铺设更引发社会上时间制度、观念的变化,上海等地“自轮船、火车通行,往来有一定时刻,钟表始盛行”。钟楼也进入内地,交通工具对时间标准化的作用,同样开始在中国发生。

不过,要在全国范围接受和维持新标准时间,行政权力的运作必不可少。1928 年,南京国民政府建立,形式上统一了全国。南京宣布中国分为五个时区,中原时区,陇蜀时区,回藏时区,昆仑时区,长白时区,分别比格林威治时间快八、七、六、五个半、八个半小时,第一次与国际标准时区相协调。同时,不再使用北平地方时,重要节庆时间以接近南京的东经 120°经线为准。五时区制历经修补,一直运行到 1949 年。

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由于战时的指挥需要,共产党各军队均使用中原时间。1949 年,新政权成立,旧称呼“中原时间”变得不合时宜。很快,北京新华广播开始播放“北京时间”,在各省市广泛传播。1950 年后,除了新疆、西藏外,各省份陆续采用北京时间,其含义等同于原民国时期的“中原时间”,为东经 120°的东八区区时。


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