注視著時(shí)鐘的秒針，你也許會(huì)看到一種奇特的現(xiàn)象。秒針并沒(méi)有一直向前走，有時(shí)它仿佛停頓了一下……然后滴答滴答繼續(xù)向前。這種“時(shí)間停止”的幻覺(jué)是視覺(jué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)造成的：當(dāng)你快速移動(dòng)眼睛時(shí)，它就不會(huì)發(fā)生了，因?yàn)榇竽X會(huì)回填自以為錯(cuò)過(guò)的東西。但它很好地總結(jié)了我們測(cè)量時(shí)間的問(wèn)題。

時(shí)間至少是一種難以捉摸的現(xiàn)象。它有時(shí)飛逝，有時(shí)拖延，有時(shí)似乎停滯不動(dòng)。時(shí)間給我們的印象是一條傳送“當(dāng)下”的不可阻擋的傳送帶，從過(guò)去延伸至未來(lái)。但我們并不確定時(shí)間是否真的存在：它也許和空間或質(zhì)量一樣，是宇宙的一個(gè)基本性質(zhì)，或者只是我們大腦制造出來(lái)的一種幻覺(jué)。

但這種難以捉摸并不能阻止我們?cè)噲D把它搞清楚。人類(lèi)發(fā)明了越來(lái)越精確的方法來(lái)確定和測(cè)量時(shí)間。

我們的祖先肯定注意到了關(guān)于“當(dāng)下”的體驗(yàn)，以及可以預(yù)測(cè)的日、季和年的輪回。但對(duì)于人類(lèi)的早期發(fā)展階段而言，自然計(jì)時(shí)器（黎明、黃昏、月相等）已經(jīng)足夠精確。像巨石陣那樣的古跡也許是某種日歷，用于預(yù)測(cè)四季的更替，但我們?cè)谶@里只能猜測(cè)。

記錄時(shí)間

已知最早的創(chuàng)建正式計(jì)時(shí)體系的嘗試要追溯到大約4000年前，當(dāng)時(shí)的古埃及人已經(jīng)想到把一天劃分成更小的單元。在埃及國(guó)王谷發(fā)現(xiàn)的早期日晷表明，白天被分成了12等份，也許是為了記錄工人建造陵墓的工時(shí)。如果是這樣，工人們也許會(huì)覺(jué)得時(shí)間過(guò)得很慢，尤其是在盛夏時(shí)節(jié)。這種“原小時(shí)”會(huì)隨著白天的長(zhǎng)度變化而變化，盛夏的一小時(shí)會(huì)比隆冬的一小時(shí)長(zhǎng)（現(xiàn)代的）16分鐘。也許是為了解決這個(gè)問(wèn)題，古埃及人發(fā)明了水鐘，這種計(jì)時(shí)方法不依賴(lài)于太陽(yáng)，并且將一天劃分成24等份。

下一項(xiàng)重大革新是創(chuàng)造更精細(xì)的劃分。公元前300年左右的巴比倫人第一個(gè)越過(guò)障礙，將一天的時(shí)長(zhǎng)連續(xù)除以三次60，形成的單位分別對(duì)應(yīng)24分鐘、24秒和0.4秒。

秒出現(xiàn)

我們現(xiàn)在使用的時(shí)間體系是在公元1000年左右發(fā)明的，當(dāng)時(shí)的波斯博學(xué)者比魯尼借用埃及的一天24小時(shí)的概念，將小時(shí)兩次除以60，創(chuàng)造了分和秒——秒的名稱(chēng)源于第二次（second）劃分。

秒仍然是基本的時(shí)間單位。數(shù)個(gè)世紀(jì)以來(lái)，它一直保持著與太陽(yáng)活動(dòng)周期的聯(lián)系，被定義為一天的1/86400。但科學(xué)家們漸漸認(rèn)識(shí)到，這種定義再次遇到了古埃及人遇到的問(wèn)題。每一天的長(zhǎng)度并不完全一樣。太陽(yáng)和月亮的引力正在使地球的自轉(zhuǎn)逐漸減慢，因此，100年前的一天要比現(xiàn)在短一些，100年后的一天要比現(xiàn)在長(zhǎng)一些。大氣和沸騰的地核所導(dǎo)致的不穩(wěn)定性也意味著，地球的自轉(zhuǎn)可能以不可預(yù)測(cè)的方式變慢或變快。

對(duì)于日常生活來(lái)說(shuō)，這不是問(wèn)題。但還有許多測(cè)量單位依賴(lài)于秒，所以秒的變化是不可接受的。科學(xué)家們最終找到了一個(gè)與埃及人類(lèi)似的解決方案，不過(guò)要比滴水更為精致復(fù)雜。

1967年，經(jīng)過(guò)多年（往往晦澀難懂的）爭(zhēng)論，國(guó)際計(jì)量委員會(huì)給出了秒的新定義。從此有了“原子秒”，由銫原子的特定振動(dòng)次數(shù)來(lái)定義。這個(gè)定義決定性地打破了天文學(xué)與時(shí)間的歷史關(guān)聯(lián)。

但每隔幾年，天文學(xué)仍然會(huì)不定期地現(xiàn)身。我們盡可以用原子鐘來(lái)測(cè)量時(shí)間的流逝，但一天仍然在不知不覺(jué)地變長(zhǎng)，從而導(dǎo)致原子時(shí)間和地球時(shí)間逐漸分離。

躍入未知

從人類(lèi)的角度看，二者每個(gè)世紀(jì)有兩三分鐘的差異可以忽略不計(jì)。但對(duì)科學(xué)來(lái)說(shuō)，這就太不精確了。因此，1972年又出現(xiàn)了閏秒制。天文學(xué)家們用他們所能找到的最嚴(yán)苛的固定參考點(diǎn)（數(shù)十億光年以外的類(lèi)星體）來(lái)追蹤地球的自轉(zhuǎn)。每當(dāng)?shù)厍虻淖赞D(zhuǎn)變化可能導(dǎo)致地球時(shí)間與原子時(shí)間偏離超過(guò)0.9秒時(shí)，天文學(xué)家們就會(huì)建議增加或減少1閏秒。到目前為止一直在增加閏秒，結(jié)果便是世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間（UTC）。

與此同時(shí)，對(duì)越來(lái)越精細(xì)的時(shí)間劃分進(jìn)行測(cè)量的努力仍在繼續(xù)。原子鐘精確得令人吃驚：1955年發(fā)明的第一座可靠的原子鐘可以精確到每300年只有1秒誤差。

自那以后又有多次改進(jìn)。2013年，美國(guó)科學(xué)家制造了一座原子鐘，即使從5.42億年前寒武紀(jì)生命大爆發(fā)時(shí)就開(kāi)始運(yùn)行，到現(xiàn)在也只會(huì)有0.5秒左右的誤差。最新的技術(shù)承諾了更多。被稱(chēng)為光鐘的新一代時(shí)鐘很快就會(huì)做到，即使從138億年前宇宙大爆炸時(shí)開(kāi)始運(yùn)行，到現(xiàn)在仍然會(huì)準(zhǔn)點(diǎn)。

深時(shí)

在測(cè)量時(shí)間這件事上，最困難的概念突破之一是認(rèn)識(shí)到時(shí)間有多么深廣。從人生的角度來(lái)看，一千年勉強(qiáng)可以想象。但138億年是不可思議的?！吧顣r(shí)”與常識(shí)如此相悖，從發(fā)明計(jì)時(shí)到發(fā)現(xiàn)深時(shí)用了4000年左右。

在18世紀(jì)中葉之前，宇宙的年齡被認(rèn)為只有幾千年。后來(lái)地質(zhì)學(xué)家們逐漸發(fā)現(xiàn)，這與實(shí)際情況差了若干個(gè)數(shù)量級(jí)。他們研究的石頭看上去是永恒不變的，但這不過(guò)是幻覺(jué)罷了。事實(shí)上，地層、化石和斷層線(xiàn)都在訴說(shuō)著在長(zhǎng)得令人難以置信的時(shí)間中展開(kāi)的極其緩慢的變化。

埃及水鐘是第一件與天文學(xué)無(wú)關(guān)的計(jì)時(shí)裝置。