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时间的趣话(1)

有趣的时差

1978年,中美两国决定建立正式外交关系,两国政府分别在北京和华盛顿同时宣布中美建交。中外记者急忙从北京向全世界传出电讯:“1978年12月16日上午10时,中国政府宣布中美两国正式建交……”与此同时,北京收到了美国发来的电报:“1978年12月15日晚9时,美国政府宣布美中建交……”按照协议,中美双方同时在北京和华盛顿宣布两国建交,可是,一个是在16日,一个却是在15日。

中美航线恢复以后,西北航空公司的波音“747”飞机从上海虹桥机场起飞,飞行约2小时抵达日本东京成田机场,在机场休息约一小时,换乘另一架“747”飞机横渡太平洋,路途上一共历时16个小时。有趣的是,飞机从虹桥国际机场起飞时的日期(如11月23日上午8时45分),竟同飞机到达洛杉矶的日期是同一天同一时间。想想世界真奇妙。

这是怎么回事?原来,地球不停地自西向东自转,同时沿着椭圆形轨道绕太阳公转。

地球自转的时候,总是有半个球面向着太阳,太阳光把它照得很明亮,那就是白昼,叫“昼半球”。另外半个球背着太阳,太阳光照射不到,大地上一片漆黑,那就是黑夜,叫“夜半球”。昼半球和夜半球之间有一条分界线,是一个大圆圈,它平分昼夜半球,叫做“晨昏圈”。随着地球不停地自转,太阳在地面上的直射点不断由东向西移劝,晨昏圈也随着不断由东向西移动了,昼半球和夜半球始终在相互交替中,白天变成了黑夜,黑夜又变成了白天。

地球自转有着重要的地理意义。地球自转产生了昼夜更替现象。地球绕轴自转,地表上就有两个相对固定不动的点——北极和南极,引出经线和经度。在同一瞬间,地球上经度不同的地方,时间也就不同了。

人们通常是按照太阳当顶两次的时间间隔来计时的。地球在不停地转动,地球上各个不同的地方时都不相同。当伦敦是午夜0点的时候,北京正是上午7时45分。当上海头顶太阳时,华盛顿却是漫漫长夜。

不同地方的时间差,也就是它们在地理上的经度差。地球自转一周,约24小时,地球的经度分为360°,也就是说,每隔15°经度,时间相差1小时。

北京位于东8区,华盛顿位于西5区,相差13个时区,也就是北京要比华盛顿早13小时,因此,当华盛顿是15日晚上9点的时候,北京时间已是16日早晨10时了。

同样道理,上海位于东8区,洛杉矶位于西8区,中间相隔16个时区,上海11月23日上午8时45分,洛杉矶正是11月22日下午4时45分。沿途经历了16小时,抵达洛杉矶的时间正是11月23日上午8时45分。

颠倒的季节

1978年6月25日,世界足球冠军赛正在阿根廷首都举行。人造卫星向全世界播送了比赛实况。球场上人山人海,人人穿戴着皮衣皮帽在观看球赛,而中国观众,却穿着汗衫、衬衣,围坐在电视机前观看,不停地挥动着扇子。最后,阿根廷队以3∶1打败荷兰队,夺得冠军。

欧美国家的一个重大节日——圣诞节。北半球国家正是飘雪的冬天,商店橱窗里布置的是白眉白须,身穿红色皮袄,头戴尖皮帽的老人,在下雪天背着大口袋,时令协调。可是,在南半球的澳大利亚、新西兰等国,商店内用雪景装饰着圣诞树和圣诞老人。而在窗外的人行道上,往来行走的却是袒胸露背、身穿纱绸的人,完全是两种相反的节令。

为什么地球上的季节被颠倒了呢?得从地球的公转说起。地球沿椭圆形轨道绕太阳公转。转一圈就是一年。在公转过程中,地轴和公转轨道成66°34′的倾斜。而且地轴的倾斜方向不变,北极总是指向北极星附近。这样,太阳的直射点总是在南、北回归线之间来回移动。

圣诞老人地球表面受到的热,几乎都来自太阳。太阳离地球很远,射到地面的光线几乎是平行的,而地球是个球体,纬度不同的地方,太阳照射的角度就不一样。有的地方是直射,有的地方是斜射。

地球上各个地区季节的分布是由此决定的。当太阳直射或接近直射的时候,这里的温度最高,是夏季。当太阳高度很低,而斜射的时候,气温最低,是冬季。春秋季节的太阳也是斜射,不过斜射的程度不大。

赤道附近地区,太阳几乎都是直射,地面受到的热量多,除高山地区以外,全年气温都高,可以说“四季如夏”。南北极地区,太阳斜射,有时几个月见不到太阳,受到的热量最少,气候寒冷。

温带地区就不同了,随着太阳直射点的南北移动,地面得到的热量在不断地变化,出现了春、夏、秋、冬四季。当太阳光直射在北回归线附近地区的时候,北半球温带地区阳光强烈,气温很高,白天很长,是炎热的夏季,而这时候,南半球恰恰相反,正处于寒冷的冬季。

当太阳光直射在南回归线附近地区的时候,南半球温带地区是炎夏酷暑季节,而北半球温带地区,气候寒冷,白天最短。

当太阳光直射赤道附近地区的时候,南北半球得到的太阳热量相等,昼夜平分,是气候宜人的季节。可是,南北半球的春秋季节刚好相反。

澳大利亚、新西兰、阿根廷位于南半球,中国、欧洲和美洲的一些国家位于北半球。地球不停地运动着,年复一年,地球上的四季在不断转换,南、北半球的季节,也一直是这样颠倒着的。

洞中方七日,世上已千年

“山中七日,世上千年。”我国古代神话小说里常把神仙世界同人间的时间快慢描绘得不一样。南宋刘敬叔的《异苑》一书说,古代有个人骑马进入山中,看到远处有两位白发虬须老人盘坐石边,面对着下棋。他走近观看,将马拴在石上,马鞭握在手里。他看得出神,自知过了不多一会儿,突然发现手中马鞭已经腐烂、碎断,骑来的马匹已成了一堆白骨,白骨上的马鞍也已损坏。他知道大事不好,匆忙赶回家中,已无人烟,原来村上已过了不知多少代了。

有一本科学幻想小说,对未来的太空旅行作了大胆畅想:一艘火箭船,以接近光速的速度奔向织女星……很快消失在茫茫的宇宙中……它要在50多年以后才能回到地球上。……这艘火箭船上的乘客从织女星回到地球的时候,他感觉到好像才过了一两年,依旧是个英俊青年,可是他青年时代的朋友都变成龙钟的老人了。

类似这样神话科学幻想,人们是无法想象的,谁也没有认真对待过。牛顿认为,时间是绝对的,“不论事物运动还是静止,也不论我们是睡着还是醒着,时间总是一成不变地走着自己的路。”他在划时代的著作《自然哲学的数学原理》中,给时间下了一个著名的定义:“绝对的、真实的数学时间,就其自身及其本质而言,是永远均匀地流动的,不依赖于任何外界事物。”通俗地讲,牛顿认为的绝对时间就像几何直线上的点连成的直线,它没有开头,也不会有终结,总是“我行我素”地永远均匀地走下去。

由于牛顿的巨大声望,加上这种观点与人们的常识相吻合,因此几百年来,人们都认为的确存在着一个“独一无二的、普遍适用的、不依赖于任何其他事物的时间体系”。但随着科学的发展,这种观点出现了许多难以克服的困难。

到了二十世纪初,经过长期的深入研究和逻辑推理,伟大的科学家爱因斯坦于1905年提出了狭义相对论,根据相对性原理和光速不变的原理,建立了新的时间和空间的概念。1916年,他又提出了广义相对论,引起了物理学理论基础的重大变革。爱因斯坦把时间与空间联系在了一起,因为时间原就是相对物。

牛顿还说,物体的质量是常数,并不随速度而变化。在低速范围内,物体的动质量与静质量相差极微,牛顿力学也能适用。这里的所谓“低速”是相对于光速而言,在宏观现象(如火箭的发射,人造卫星的运行,太阳系或银河系的运动等)中,它们的速度远比光速小,牛顿力学还能适用。可是在微观领域,由于电子、质子等基本粒子的静质量都很小,它们的速度很容易达到接近光速的值,这时牛顿力学就不再适用,必须用相对论力学了。

科学家在研究相对论时已经了解到:从“光速不变”的原理出发,得出了时间确实是相对的结论。空间(或长度)要随着物体相对运动速度的增大而缩短。假如人在速度很大的宇宙飞船上看地球上的物体时,沿着运动方向的长度会比在地球上看时短。时间要随着物体相对运动速度的增大而变大。物体的质量要随着相对运动速度的增大而变大。物体运动的速度越大,它的质量就越大。

相对论揭示了高速运动物体的力学规律,根本上改变了长期以来形成的有关绝对空间和绝对时间的概念。因此,在时间中自由旅行,将不再是梦想。

相对论告诉我们,在不同的惯性系统里,时间是不同的。高速火箭上的时间,相对于地球来说要慢些。现在的宇宙飞船尽管已经达到每秒几十公里的速度,而比每秒30万公里的光的速度小得多,因而还未能成为现实。

然而狭义相对论这个结论已为许多结果证实。当粒子以接近光速运动时,寿命的延长效应便十分明显。在高能加速器或宇宙射线中,很容易使粒子运动接近光速。例如有一种叫U子的基本粒子。它的寿命只有2微秒(百万分之二秒),这样即使它以光速运动,按牛顿的理论,最多只能跑0.6公里,但人们却记录到了10公里外的U子,运动粒子的寿命要比静止时长10多倍。这正是巨大速度引起的“相对论效应”。

运动粒子的寿命比静止时长这个结论,也适用于人的寿命。就是说,高速运动状态人的寿命比静止时的寿命长。如果能建造出一种十分接近于光的速度的工具,那么科学幻想小说里的故事将成为现实。

数九与梅雨

“三九严寒”是人们常挂嘴边的话语,可何谓“三九”,却有不少人并不明白。

“数九”是我国历法的又一个创造,它也是农历有阳历成份的证据之一。我国历来从冬至开始计数,头九天称”一九”,第二个九天称“二九”……一直至“九九”。一般全年中气温最低的时间就在三九、四九间。长江流域有首民谣作了很为生动的描述:“一九二九不出手,三九四九河上走,五九六九河开冻,七九八九看杨柳,九九加一九,耕牛遍地走。”我国北方天气比长江流域寒冷,所以“冬九九”的歌谣内容稍有不同:“冬至属一九,两手藏袖口。二九一十八,口中似吃辣。三九二十七,见火亲如蜜。四九三十六,出外冰上溜。五九四十五,还有春寒四十五。六九加七九,莫把棉衣丢。八九连九九,开始把田犁。”

这些民谣浅显易懂,生动形象,几乎不用什么解释便可与日常生活及农事活动挂起钩来。

冬夏是一对矛盾体。冬有三九,夏有三伏。古语说:“冬练三九,夏练三伏。”所谓“三伏”,尤其是中伏,常是一年之中最炎热的日子。三伏的测算比较复杂:初伏是夏至后的第三个“庚日”到第四个“庚日”前的10天。中伏则是从第四个“庚日”至立秋后的第一个“己日”。末伏则是立秋后的第一个“庚日”起的10天。所以头伏、末伏均为10天,而中伏则可能是10天(如2004年),也可能有20天(如1998年)。

三九四九冰上走夏天也有“九九”,现在它已鲜为人知了。“夏九九”也有南北之分,均从夏至起数。北方农村中的歌谣是:“一九至二九,扇子不离手。三九二十七,冰水甜如蜜,四九三十六,汗湿衣服透。五九四十五,树头清风舞。六九五十四,乘凉勿太迟。七九六十三,夜眠莫盖单。八九七十二,当心莫受寒。九九八十一,家家找棉衣。”江南一带的说法也大同小异:“一九至二九,扇子匆离手。三九二十七,冰水如甜蜜。四九三十六,出汗如出浴。五九四十五,树头秋叶舞。六九五十四,乘凉勿入寺。七九六十三,上床寻被单。八九七十二,思量寻夹被。九九八十一,家家打炭基。”

在我国农历中,还有一个独特的“梅雨”(又称“霉雨”、“黄霉天”)的推算方法。这一段时间内阴雨天特别多,淫雨霏霏,空气中湿度很大,不少东西都极易发生霉变。

梅雨开始之日称“入梅”,它是芒种后的第一个“丙日”。结束时称“出梅”,是小暑后的第一个“未日”。所以梅雨季节大致在每年公历的六七月间,这正是梅子黄熟之时。

花的生活作息表

在大自然中,植物也有自己的生活时间表,牵牛花鼓起喇叭凌晨盛开,午时花迎着太阳怒放,夜来香傍晚放花吐香。有趣的是,这些大自然的生物现象,几乎都发生在每天固定的一段时间里。

18世纪,瑞典植物学家林奈观察到自然界中这些现象,曾把开花时间不同的各种花草,有次序地种在园子里,只要看一看当时花坛里开的是什么花,就知道当时大约是几点钟了。这真是一座有趣而奇特的时钟——“花钟”。它至今还在国外的花园里、十字路口保持着。

不同地区有不同的“花钟”,同一季节里,不同时间开花的花草,可以组合成不同的“花钟”。

在我国,蛇麻花凌晨(约3点钟)首先开花,大约4点钟,牵牛花的喇叭也张开了。接着野蔷薇花开(大约5点钟),龙葵花放(大约6点钟)。然后是美丽幽雅的郁金香(大约7点钟)和半枝莲(约10点钟),大爪草(大约11点钟)盛开,午时花(大约12点钟)迎着烈日怒放,正午过后,万寿菊花开(大约15点钟),紫茉莉(大约17点钟)添香,烟草花(大约18点钟)绽开。夜晚降临,月光花(大约19点钟)吐蕊,待宵草(大约20点钟)破蕾,迎接着黎明的到来。

在我国青海湖畔,新疆玛纳斯草原,春夏之际,有一种淡黄色的小圆花,老是在早晨7~8时开放。另一种灰色的烛状花,则要到下午6时才开放。晚上,有一种白色小花在8~9时开放,散发出类似茉莉花的香味。当地牧民叫这些花为“报时花”。

在英美等国家,常见的是13种鲜花组成的“花钟”,斑纹猫耳在6时开放,非洲金盏花在7时开放,鼠耳紫苑在8时开放,多刺苦菜花在9时开放,乳状头草在10时开放,伯利恒之星在11时开放,受难花在12时开放,石竹花在13时闭合,深红紫繁缕在14时闭合,小鸢花在15时闭合,小旋花在16时闭合,白荷花在17时闭合,待宵草在18时开放。

另有一种“花钟”,是为美化城市而人工装扮的。花钟起源于17世纪,但那时只是作为一种装饰,并不真正走动。19世纪以后,才有机械花钟出现。

日内瓦莱蒙湖边有座巨大的花钟:机械结构安装在地下,地面上的钟面是鲜花组成的一幅五颜六色的图案。钟面上有时针和分针,能够同普通钟表一样指示时间。钟面上的鲜花随季节变化而调换,因此长年百花盛开,万紫千红,美艳逗人。

我国台湾也有这种花钟。美国瀑布城的花钟,世界著名。钟面由2.4万株花组成,直径有10多米,秒针有5米多长,时针和分针的自重达200多公斤。

最近,日本宫崎县后町镇公园新落成了一座造型别致,色彩斑斓的花钟。这只漂亮的大花钟,直径达28米,长针长9.7米,短针长6.9米,周围环绕着2万株收鼠尾草以及毽子花组成的花圃。这只大花钟耗资10多万美元,是目前世界上最大的花钟。

虾蟹的“蜜月之行”

对虾因它体大肥硕,又叫“大虾”。它在新鲜时,身躯相当透明,又叫“明虾”。对虾不是成对地生活在一起的,只是在出售时常以一对为单位来计算价格,因此得名。

雌雄对虾平时很少往来,各居一方,生性孤僻。每年秋天,幼虾已经长得同母虾那样肥硕健壮了,雌虾的生殖腺也发育成熟了。这时候,一尾雄虾似乎觉察到异性的存在,于是慢慢地游向雌虾,经过几分钟的打转,追逐,射精以后,完成了交配,彼此就马上分手了。

冬天,日照短了,寒冷的冬季风劲吹,渤海的水温急剧下降,生活环境变得对明虾极为不利。它们群集起来,因水温的关系,就向着温暖的南方海域洄游,这叫季节洄游。

第二年春天,海水温度逐渐回升,那些在黄海南部过冬的对虾,就开始产卵繁殖的活动,进行一次重回故乡的新的洄游。这叫生殖洄游。

3月初,对虾来到山东半岛东南石岛附近海域,大量聚集。4月初,对虾成群结队经过威海、烟台、蓬莱附近海面,向渤海进发,部分转向山东半岛南部、江苏沿海游去,一部分向辽东半岛、朝鲜半岛游去。

4月底,进入渤海湾的对虾主群,先后到达黄河、海河和辽河等出海口以后,就会散开来,各自去寻找适宜的产卵场所。这里的浅海,水温较高,食料充足,有利于对虾的产卵、繁殖和生长。幼虾长大后,秋天又洄游到黄海南部去越冬。

一年中,对虾要在几个月的时间里完成2000多公里的蜜月旅行,真是一个壮举。

螃蟹白天栖居在水边洞穴之中,夜间出来在水草、砾石间觅食,螃蟹一生要蜕几次壳,每换一次,蟹就长大一些,体色从黄到墨绿,披上了“婚妆”。

秋天,在淡水里成熟的螃蟹爬到通海的大河聚集起来,靠着江水的流泻,又爬又游,每天前进10公里左右,它们在旅途只顾埋头赶路,到达河口浅海的时候,雄蟹间为争逐雌蟹而发生一场剧烈的“格斗”,夺取“情侣”。雌雄蟹进行交配,雌蟹便进入浅海中,雌蟹“抱”着卵钻进海底泥沙中,等待卵的孵化。到了第二年春天,卵孵化出来的蟹幼体,外貌像水蚕,同双亲一点儿不像。它们离开雌蟹,在海中发育成长,经过几次蜕皮,最后才变成比绿豆稍大的蟹苗。

蟹苗幼小纤弱,既要遭到大风大浪的摧残,又要遭到许多海洋动物的吞食,虽然数量众多,但真正能长成幼蟹活下来的就不多了。

夏季潮汛到来,蟹苗群集海面,随潮涨溯江而上,潮退时,它们匍匐河底,等待下一次涨潮再继续前进。它们日夜兼程,集体“旅行”,然后解散,各自回到双亲生活过的江湖中去发育生长,又开始了洞穴生活。

螃蟹在河湖中长大,换上“婚妆”,然后去度过一生中最精彩的、奇特有趣的“蜜月旅行”。年年如此,代代相传。

动物的“夏、冬装”

一些温带动物的体色,是跟随着季节和环境的变化而不断改变的,它们一年通常要换两次毛:夏毛和冬毛。

鸟类经过紧张的繁殖阶段后,浑身羽毛损耗很多,随即进入自然换羽期。鸟类换羽时,旧羽陆续脱落,长出新羽,其中两翼的换羽很有规律。它从靠近轴羽的第一根翼羽开始,左右翼羽按次序对称地脱换,以保持鸟飞时身体的平衡。在这期间,鸟类就较少飞翔,常藏伏在阴暗的草木丛中,以躲避天敌的袭击。

秋天,鸟类一般开始了自然换羽,旧羽逐渐脱落,长出新羽,厚而浓密,有了冬羽,就好过冬啦。春天,鸟儿再次换毛,换上了薄而稀疏的新羽——“夏装”,准备产蛋繁殖后代。

北极圈附近有种雷鸟,它随季节更换羽衣,同鸟儿一年换两次羽毛不同,是一种适应环境的保护色,成为动物进化和自然选择中的一个典型。

冬天,雷鸟除了头顶和尾羽外侧的黑色外,换上了一套白色的“冬装”,连脚上也穿上了一双白“袜子”。春天乍到,它在白羽的“外套”上绣上棕黄色斑点,唱着悦耳动听的歌,忙着婚配。不久,它又换上树皮色的“夏装”,孵蛋育雏。秋风萧瑟,落叶纷纷的季节,它又穿上暗红色的,上面缀着黑色大斑点的“秋装”。雷鸟在茫茫的苔原带,由于缺少防御能力,常常遭到鸱鸺、狐、狼的追猎,但凭着特异的保护色生存了下来。这是自然选择的一种神奇力量。

在寒冷的冬季,生活在北方的雪鼬、雪兔、银鼠等,换上浓密的冬毛,浑身雪白,同大地覆盖的白皑皑冰雪相适应。而到了春夏间,却换上了稀疏的棕黄色或灰褐色的夏毛。

这些动物的毛色为什么会发生变化呢?这是由于动物的皮毛中含有多种色素的缘故。冬天来到了,气温很低,食物十分缺乏,加上光照射量的递减,使动物体内新陈代谢起了变化,血液中的养分不够分配到毛的末梢,不能继续变成色素。

动物的毛色变白,羽毛中的色素消失后,里面充满了许多微小的空气泡,太阳光照射时被反射回来,就呈现了白色。

动物羽毛变成白色,是一种拟态,也是适应环境的一种保护色。我国东北森林里的银鼠,夏天,皮毛是灰褐色的,到了冬天,就换上了白色。这样,它们在雪地上活动,就不容易被野兽发现,变色是为了保护自己。

但是,北极地区的白熊、银狐、白鹰、雪枭等的毛色,几乎终年是雪白的。这可能是白熊等身披“银装”,容易接近和捕食猎物,但重要的是,白色的皮毛团团围住身躯,能把体内发散出来的热能反射回去,减少体温的散发,起了保温的作用。

梅花鹿每年换两次毛。到了秋天,脱掉了“夏装”,换上了新“冬装”,烟灰色的绒毛上,由于白色素减少,使白色的斑点模糊起来,既可抵御寒冷,也可以适应新的环境。春天到来了,梅花鹿脱掉冬天的长毛,换上了一件“夏装”:栗红色的短毛上,由于白色素增多,显露出朵朵白色的梅花斑纹,以便适应夏季需要。

竹子为什么没有年轮

树木在春天到夏天这段时间内,树皮内形成层的细胞快速地增加。秋天到冬天这段时间内,细胞增加减慢。所以,植物在春夏之间成长的部分比较柔软,而且较宽厚。在秋冬之间生长的部分较窄而硬。随着树木一年年的长粗,也就这样形成了年轮。

可是竹子就不同,竹子也能生长许多年,但是它的茎一出地面就不再长粗了,年龄再大,也只能长这么粗。

这是因为竹子是单子叶植物,而一般树木大多是双子叶植物。单子叶植物茎的构造和双子叶植物有很大的区别,最主要的区别就是单子叶植物的茎里没有形成层。

双子叶植物在韧皮部和木质部之间夹着一层薄薄的形成层。形成层是最活跃的,它每年都会进行细胞分裂,产生新的韧皮部和木质部,于是茎干才一年一年粗起来。而单子叶植物的韧皮部和木质部之间,并没有一层活跃的形成层,所以,单子叶植物的茎干只有在开始长出来的时候能够长粗,到一定程度后就不会长粗。因此,竹子就无法形成年轮了。

除了竹子以外,小麦、水稻、高粱、玉米等等都是单子叶植物。所以,它们也都没有年轮。

一觉睡了200万年

人们早就知道,自然界有许多生物具有冬眠的本能,它们能在恶劣的环境下酣睡长眠,一旦环境对它们有利,能苏醒如初。有的昆虫,当它们栖息的环境变得十分干燥时,自身会失去水分,改变本来的形状和面貌,缩成一个小球,叫人猜不透它是否还活着。但是,如果你给它一点水,当水渗透入它体内时,它又会慢慢地把身子舒展开来,恢复到变干前的那种形状,然后便开始活动,寻找食物,贪婪地吞食。

已有的观察资料证明,有些小昆虫处于休眠状态可以经历几十年。不过,这还不是最长的记录。人们发现,有些植物的种子,埋在地下几千年之后,竟然还会发芽、生长、开花。例如,在我国的沈阳、北京、河北等地,都曾找到许多1000多年到2000多年前的古莲子,经过科学家们的精心培植,均已开出了绚丽的花朵。比植物种子具有更长存活能力的是一些单细胞生物,如加拿大科学家就曾在深达1000米的岩盐层里,发现已沉睡了3.2亿年的细菌。

使人更加惊奇的是,有些多细胞的高等生物,居然也很能长期睡眠,令人难以置信。著名科学家富兰克林曾报道说,他在巴黎郊区,亲眼目睹采石工人从100万年前形成的石灰岩中,开采出了四只活蛤蟆。再有,在美国新墨西哥州的一个采石场里,有一次,工人们在开凿岩石时,发现在一个石块崩裂而露出的岩石洞中有一只青蛙。它的肤色鲜嫩而有光泽,居然还能动弹几下,过了两天才死去。据研究,这只青蛙可能是在岩石形成之前,就钻入洞中冬眠的。后来,由于某种变动,它被长久地封在岩洞中,感受不到外界气候的变化,便昏昏然睡着了。据测定,大约睡了200万年!

倒计时的由来

1969年7月16日上午9时30分(美国东部时间),美国在肯尼迪宇宙飞行中心发射了“阿波罗”11号飞船。发射准备工作在紧张地进行,离发射的时间越来越近,时钟嘀嗒嘀嗒地走着,人们的心情也跟着越来越紧迫,突然从扩音器里传出总指挥下达最后10秒钟的准备发射的口令,同时在控制中心的巨大荧光屏上显示出10、9、8、7、6、5、4、3、2、1,发射!

顿时,发射架下,火光熊熊,浓烟滚滚,随着震天动地的巨响,火箭吐着长长的黄色的火舌徐徐上升……“阿波罗”11号飞船乘坐了阿姆斯特朗、奥尔德林和柯林斯3名宇航员,7月20日,登月舱“鹰”安全降落于月球的静海区域。6小时后,阿姆斯特朗穿着宇宙服跨出了登月舱门,打开了电视摄像机,踉踉跄跄地走下扶梯,人类终于踏上了月球表面!他风趣地说:“这对一个人来说是一小步,而对人类来说却是一大步。”接着,奥尔德林也踏上了月面,他们在月球上留下了人类第一个足迹。他们在月球上做了不少有意义的科学实验,采集了许多月岩样品,还在月面上漫步了两个半小时,于7月22日开始返回地球。

上面说到的这种倒顺序数数和倒顺序显示时间数值的方法,叫做倒数计时,现代火箭、导弹的发射、核装置的起爆等,都是采用这种倒数计时发射程序的。

为什么要倒数计时呢?这是有来历的。自从飞机发明以后,人们想方设法创造更高速度的飞机,同时加快了火箭的研制。1926年,世界第一枚液体火箭在美国马萨诸塞州奥本市郊试飞成功。不久,德国出版了一本《宇宙飞船航行》杂志,第一期封面上面有一艘绕地球运行的飞船,并题名“一个半小时就绕地球一周!”德国的乌发电影公司拍摄了第一部太空科幻故事片——《月宫少女》,聘请火箭专家奥伯特担任技术顾问,制造火箭提供拍摄电影,导演弗里兹·朗格为加强影片的戏剧效果,在火箭发射镜头中设计了倒数计时发射程序即10、9……3、2、1,发射!

这种发射程序引起了火箭专家们的兴趣,经研究它倒是很适合火箭发射程序的,而且很科学。它简单、清楚、准确、使人思想集中,产生紧迫感。因此,倒数计时程序就被广泛采用了。

失踪了的时间

麦哲伦和他的继承者用了近3年的时间,历尽艰难,完成了第一次环球航行。当他们踏上西班牙的海岸正欢欣鼓舞的时候,却发现一件奇怪的事情:航海日记上明明写着这一天是1522年9月6日,而在西班牙的日历上却是1522年9月7日。

这是怎么回事呢?是时间失踪了吗?大家都搞不清楚。人们责备船员说:“你们被惊涛骇浪打懵了,连日子都搞错了。”

日子少掉一天倒不打紧,可是对于信教的人来说,却成了大罪过。神父责怪水手们:“你们记错了日子,过错了节日,在应该吃斋的日子里开了荤。”但水手们知道,每度过一天,航海日记总是记录着这一天的大事,照理是不会错的,真是有苦无处说。没办法,他们只好到教堂里去忏悔,求上帝宽恕。他们白白受了委屈,到死也没法弄清楚这一天是怎样失踪了的。

与此同时,美洲大陆航线开辟以后,欧洲人纷纷来到北美洲,他们从大西洋海岸向西逐步迁移到了太平洋海边。18世纪末俄国人也从亚洲越过了白令海峡,来到北美洲。他们住在一起,相互熟悉了,经常发生昨天和今天的争执,英国人、法国人说,“今天是星期天”,而俄国人却断然说,那是“昨天”,“今天”应该是星期一。英、法两国人正在迎接除夕,俄国人在过元旦了。

这两个关于时间失踪的谜被传开了,19世纪末,俄国贝加尔湖附近伊尔库次克邮政局的基英费耶夫知道后,准备揭开它的奥秘。他在地球仪上记着世界主要城市的地方时间,然后把台灯当作太阳,把伊尔库次克对准“太阳”。这时候,伊尔库次克应该是正午。而纽约正位于地球相对面上,应该是子夜。芝加哥在纽约西面,相隔经度150°,应该是晚上11点钟。

基英费耶夫拨弄着地球仪,左旋右转,想着,想着,百思不得其解。第二天,他就发出一份电报:“美国、芝加哥邮政局长,盼告知收到来电的日期、时间,回电费已付。伊尔库次克邮电局基英费耶夫。”这份电报是伊尔库次克当地时间9月1日早晨7点钟发出的。当天,芝加哥的回电来了,“8月31日9时28分接来电。”

哪有这样的事!在美国是“昨天”,回电居然是“预先”发来的!

日子丢掉了一天,这个时间失踪的秘密在哪里?原来,地球不停地由西向东自转,太阳东升西落。麦哲伦一行向西环球航行时,每天都在追赶下山的太阳,因此,晚上总是来得迟一些。他们用了1024天绕地球一周,丢了一天,如果按平均分配,每天不过延长了一分多钟,是不容易觉察出来的。反过来,人们如果向东绕地球航行一周后,日子就会多出一天。

俄国人和英国人、法国人争执不休的一日之差,原因也在这里。同麦哲伦环球航行一周不同的是,英国人和法国人,由东向西来到了北美洲,俄国人却由西向东来到了北美洲,他们共同完成了另一次环球航行。

神奇的国际日期变更线

亚洲东部的楚克奇半岛、太平洋的岛国斐济、汤加和新西兰等,是世界最早开始新的一天的地方,人们最先庆贺元旦。全世界最后过元旦的是日界线东侧的西萨摩亚人,当他们刚迎接元旦的时候,斐济等国开始过1月2日了,正好相差一天一夜。

斐济的塔佛乌尼岛的中心城镇怀耶沃,日界线正好穿过。英国人统治时期,基督教规不许商店在星期天营业,要人们到教堂做礼拜。镇上有个商人叫瓦尼亚,他的商店正好为日界线所通过。他特地开了个后门。平时在前门营业。轮到星期天,他就在后门营业。因为后门已经是星期一了。这样重复下去,他始终可以避开星期日禁止营业的规定。

汤加的首都努库阿洛法,它在旅游广告上自诩为“世界上最先升起太阳的地方”。城中有豪华的旅馆叫“日界线饭店”,以此招徕游客。其实,努库阿洛法位于西经175°20′,应属于西1区,也可称为“世界上最西的首都”。为了避免日界线把国家分割开,这才把它划进东12区。

西萨摩亚首都阿皮亚,位于西经171°41′,原属西11区,调整后的日界线移到了阿皮亚的西侧。可以说它是最后看到太阳沉入地平线下。

日界线的西面是“今天”,线的东面是“昨天”。海轮和飞机航行在太平洋上,从西往东越过日界线时,日期就要减去一天,再用上一天的日历,那失去的光阴仿佛重新“返回”来了。如果从东向西经过日界线,就要马上从日历上撕下一页,那一天还没有度过,就要告别,时间仿佛一下子“失踪”了。

人们如果喜欢一年过两个节日或生日,那么只要在节日或生日那天先去斐济或汤加,第二天再去西萨摩亚就行了。因此,光阴的复返,到“昨天”去旅行是完全可能的了。

剪不断理不清的时间

公元4世纪时,古罗马哲学家、神学家圣·奥古斯汀曾经意味深长地说过一句名言:“时间是什么,如果没人问,我知道。但如果需要我解释,我就不知道。”

对于看不见、摸不着,但却又时时意识到的时间,确实是一个千古不解的谜团,各行各业都有自己的格言:

工人说:时间就是财富。

农民讲:时间就是粮食。

解放军战士告诉人们:时间就是胜利。

莘莘学子则认为:时间就是知识。

企业家往往强调:时间就是金钱。

而医生们都懂得:时间就是生命。

实际上,时间既是一个科学问题,又是一个非常深奥的哲学问题。据说俄国诗人马尔萨克在1914年初访英国时,对英语掌握得还不太好,有一次他上街时忘了带手表,只得询问路人。他彬彬有礼地问一位长者道:“请告诉我,时间是什么?”那人惊得目瞪口呆,愣了半天才说:“这是个哲学问题,你为什么来问我呀?”

有人把钟表当成时间,这是极大的误解。钟表只是计时的工具。在钟表出现之前,时间同样在不断地流逝而去。

古代人们“日出而作,日没而息”。这就是时间的朦胧概念,但却很直观。罗马诗人普拉图斯写道:“我的肚子便是我的报时钟。在所有的钟表中,它是最好的和最准确的。”

即使有了钟表,还至少有两个问题。第一,是某个事件发生的时刻如何起算。例如,我国第一颗人造卫星“东方红1号”上天的时间若以公元作起点,那么它是1970年4月24日,但如以我们中华人民共和国成立算起,那就是第7510天。正像无锡在苏州以西42千米,但如起点换作上海,那就是127千米。

第二,是如何确定两个事件之间相隔了多长时间。同样一条绳子,用不同的“尺子”来丈量,数值必然不同。倘用米尺丈量是1.5米的话,那么用市尺去量便是4.5尺,而用英尺计则为4英尺11英寸。

时间同样有个“单位问题”,用肚子饿了几次?读书读了多少页?还是用太阳升起了几回?地球公转了几周?……

时间、长度、质量,是一切物理单位的三个基本元素,它与空间、运动紧密相连,无法分割。时间问题还是天文学的重要内容,即使到今天,测时、授时仍是一些天文台的重要工作内容之一。我国陕西天文台就担负着按时发布时间讯号的重要任务。

为了准确地丈量时间,人们不知花费了多少精力,而这种探索和实践,又极大地推动了天文学乃至整个科学的发展。

扑克与历法

玩扑克是一种能消除疲劳的文娱活动。法国人说,14世纪时法皇查理六世患病后,整日闷闷不乐,一位法国学者为了要使查理六世振奋起来,就发明了这种纸牌。比利时人认为,比利时扑克比法国还早13年——1379年就已有了这种娱乐。但近来美国印刷史上的一个权威卡特则认为,扑克牌的最早祖先是中国宋代的“叶子戏”,后来由马可·波罗带到了欧洲……

当然,扑克牌也被人用来作为赌具,有许多人被这54张纸牌弄得神魂颠倒,甚至倾家荡产。

可是不管怎么说,扑克牌是功大于过的。在文化落后的年代里,它曾起过教科书的作用。法国红衣主教马柴林担心年轻的国王路易十四贪玩而不好好学习,就编制了一套“教育扑克”。还有一种扑克“K”上绘着欧洲地图,“Q”是法国地图,“J”是西班牙。此外,希腊、英国……等都上了扑克牌,这样居然还取得了很好的效果。扑克一度在欧洲十分盛行。

扑克牌与历法的联系但是,与扑克牌结合得最好的无疑是天文学中的历法了。事实上,它的演变及发展正是受到了历法的影响。你看,一套扑克牌共有54张,52张正牌恰好是一年中包含的星期数。大王、小王则表示天上最重要的两个天体:太阳和月亮。再看它的花色,黑桃、红桃、草花、方块刚好表示了春夏秋冬四个不同季节:黑桃表示春天萌发吐绿的嫩叶,红桃象征着夏天的甜桃,草花与枯黄的落叶相似,方块则是严冬闪光的冰凌,牌中仅有的红黑两种颜色,象征着昼夜的交替:红色表示白天,黑色代表黑夜。

每一个季节平均长13个星期,所以每种花色都有13张牌。再按点计,如果把J当11点,Q当12点,K当13点,A作为1点,那么每种花色的总点数1+2+3+……+12+13=91,这正好是一个季度中包含的天数(历法中可能有一天的出入)。整个扑克牌的总点数为91×4=364,再加上小王一点为365,相当于平年的天数,如果遇到闰年,则可再加上大王那一点。

通用的公历(阳历)是以太阳的视运动来编排的,太阳在一年中顺次经过黄道十二宫。而扑克牌中正好有12张有头像的大牌——四种花色的J、Q、K,它们正好代表了黄道上的12个星座:双鱼、白羊、金牛(春季太阳所在星座),双子、巨蟹、狮子(夏季太阳所在星座),室女、天秤、天蝎(秋季太阳所在星座)以及人马、摩羯、宝瓶(冬季太阳所在星座)。

当然,日历与扑克牌毕竟是不能划等号的,例如公历中的“月”在扑克牌内毫无踪迹可寻。其实现代公历中的“月”本身也有些“不伦不类”,它既与太阳的东升西落无关,也与月亮的盈亏位相对不上号,仅是人为地取一个中等长度的时间单位而已,难怪扑克牌中要对它置之不顾了。

21世纪应该从哪一年算起

21世纪究竟是从2000年算起,还是从2001年算起呢?这是个争执已久的问题。

对如何划分世纪,国际上一直存在着争论,争论的焦点是“世纪”与“年代”的关系。在我国的报刊中,“年代”一词的应用十分广泛,无一例外都从“0”年起始。我国天文学界专家学者认为,如果主张2000年为21世纪的第一年,那么2000—2009年则可称为21世纪的初十年代。如果主张2001年为21世纪的第一年,那么2000年则无法纳入任何年代的一年。因此我国天文学者认为世纪应从“0”开始,2000年应是21世纪的第一年。

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