同学们好，之前我们讲了洗手的历史，讲了爱迪生和特斯拉有什么不一样，哪个故事给了你启发呢？是“科学从假设到实践有很漫长的道路，无论是在脑袋里还是现实中都要做很多实验”；还是说“遇到问题要多问为什么，而不能只纠缠在怎么办上……”其实这些都是建立科学思想的基础。我们现在每天要用的东西，很多习惯、很多概念，背后都有科学思维的基础，因此也发生了很多科学故事。今天给大家分享的就是一个我们都懂的概念：时间。

现在，我们对时间的认知是靠着统一的单位：秒、分、小时…… 这其实也就近百来年的事。关于时间的词，随口就能说出几个，像是“一瞬间“、”一刹那“、”弹指一挥间“、”一转眼“…… 这些都是通过很具体的动作和感觉来定的时间的标准。当然，每个人的感觉都不一样，于是又有了：一炷香、一盏茶这样的标准。

最早，我们的祖先开始理解时间是看天上的太阳，日出而作日落而息，看太阳到哪儿了，大概就知道是什么时候了。那时候如果想约个时间，大概只能说“早上出太阳的时候”这样模糊的时间段，这太不可靠了。于是，就有聪明的祖先发现了太阳照到东西上会有影子，早晨的影子最长，然后逐渐变短，一过中午又重新变长。而且影子的方向也会变，因为我们在北半球，早晨的影子在西方，中午的影子在北方，傍晚的影子在东方，这些影子的变化就可以记录时间了。根据这个原理，聪明的祖先发明了“日晷”，大概就是一根杆子插在一个有刻度的表盘上，这就是最早的“钟”。有了这个，大家就可以约在一个比较确定的时间里了，就像我们现在说早上八点要上课，这个八点就是我们都可以确定的时间了。

那么，靠着太阳的“钟”来记时，要是下雨天、阴天看不见太阳的时候不就不能用了嘛？[a2] 晚上天黑了，时间也没法算了。所以就得有别的办法，咱们聪明的祖先后来发现：静止的情况下，滴水的速度很稳定，于是就发明了“漏壶”。最早的漏壶就是有个孔漏水，里面再插个有刻度的标尺，想知道时间看下刻度就行。古人后来把一昼夜定为100刻，按现在的时间来算“一刻就是14.4分钟”，这是我们现在把15分钟叫做一刻钟的缘起。

这里有个小插曲，据考古发现，最早发明漏壶的部落叫“女娲部落”，这个部落用陶土做了人形的漏壶，里面放标尺用来记时。后来这个发明传着传着就变成了“女娲补天”的神话，其实女娲部落补上的是看不见太阳情况下的时间统计法。

有了统一记时标准，人们才可以一起结伴约定去做一些事情，后来渐渐发现其实时间跟地理位置有关。现在我们都知道，我们生活的地球是圆的，时间的变化和地球自转有关，所以每隔一段距离就会有时间上的差异，如果用同一个时间标准，北京就会比乌鲁木齐早两个小时。所以，涉及东西方向的长途旅行，时间就和定位有关了。发现这一点是在大约十七到十八世纪，缘起于大航海时代。

大家可以想象一下，在茫茫的大海上，一眼望不到边，能不能确定所在的位置可是个要命的问题。事实确实如此，当时远航的很多海员只能靠着经验推断来航行，大量航船因为迷失方向就再没回来…… 在1707年的时候，一队英国海军军舰就因为没办法确定自己的位置，造成四艘战舰沉没，一千六百多名水手遇难。堂堂大英海军没败在战场，却败在了不认路上，这个问题让英国政府很重视，于是英国成立了“经度委员会”，悬赏两万英镑来找解决方案。这时，英国皇家学会会长正是大名鼎鼎的牛顿，他经过研究，确定了解决方案可能会在两个方向上诞生：要么通过观察天体的运动，尤其是月亮运动的情况来确定位置，这叫“月距法”；要么是造出一个极其准确的钟，准到每天的误差要在2秒以内，这叫“钟表法”。

这两个方向各有各的难度，“月距法”除了受天气影响之外，还得有星空位置和月亮运动的轨迹——地球、月亮、太阳的运动轨迹18年为一个循环，也就是说至少需要18年不间断的观测数据积累，有了这些数据才可以绘制一幅星图，在观测天体后还要经过复杂的计算才能确定位置…… 这些看起来很难，但似乎都可以慢慢实现；而“钟表法”则要让一个钟在颠簸的海上每天误差小于2秒，这难度就不太好评估了，尤其是当时世界上最准的那台在格林尼治天文台的摆钟，放在平地上，每天有很多专业人士精心打理维护才刚刚达到了每天误差2秒的水平。

所以，当时的科学家们一致认为“月距法”可以解决经度问题。这些人的名字相信很多人都熟悉：牛顿、伽利略以及发现了哈雷彗星的哈雷、测出了光速的詹姆斯·布拉德利、算出了月球轨道的欧拉…… 而在这些大科学家不断向星空寻找答案的时候，一位名叫约翰·哈里森的钟表匠却通过研究“钟表法”找到了解决方案。

当然，哈里森不是简单的钟表匠，他首先是一位经验丰富的木匠，熟悉各种木料和材质的特点。同时他也对世间万物的规律充满兴趣，自学了剑桥大学的“自然哲学”讲义，对机械学、力学等知识都烂熟于心。所以不同于其他工匠，哈里森既会造钟表，更知道钟表的原理，可以设计解决方案。就比如传统的摆钟，钟摆的长度会发生热胀冷缩，摆长如果变长，钟就会越走越慢，摆长如果变短，钟就会越走远快。为此哈里森发明了“格架摆”，格架结构是由细铜条和细铁条交错排列而成，两种金属的热膨胀系数不同，热膨胀的效果恰好可以相互抵销，这就让摆的长度保持了固定，大大提高了计时的精确度。

就在科学家们不断努力优化“月距法”确定经度解决方案的时候，哈里森在“钟表法”的道路上一直进行着研究和实践，从抱着图纸去找哈雷竞标解决方案到最后做出像我们现在手机一样大的航海钟，他一共花了29年。这29年里，他一共做了四代钟，吃尽千辛万苦，不但解决在颠簸环境下时间精准的问题，更实现了随身携带方便使用的效果。再往后，英国发生了工业革命，生产航海钟的成本越来越低，于是精准的钟就成了很多人能普遍使用的工具了。当人们都有了钟之后，很多分工和区别就开始发生，比如有了开工收工、上班下班、上课下课的标准…… 不止是出海远行更容易找到位置，我们每天的安排、任务也都有了相应的“位置”。

这里还是得提一下哈雷，尽管他 始终坚信“月距法”才是最好的解决方案，但在遇到了钟表匠哈里森之后，他不但没拒绝这个“乡巴佬”，还推荐哈里森去找当时伦敦最著名的钟表匠，也同是英国皇家学会会员的乔治·格雷厄姆。在后来的29年里，哈里森的研究和日常生活主要靠着科学家们的资助。这背后是哈雷以及很多科学家所秉持的科学素养——即便我们方向不同、理念不合，但只要符合科学原理和方向，就应当给予支持和帮助。

从使用日晷记时到传说是“女娲补天”的发明，从观测星空到发明精确的钟表…… 今天的故事里的核心词就是“时间”——这是我们人类自己定义出来的概念和标准。有了对时间的定义和标准，我们的生活里就有了相对客观的参照和定位，然后我们就可以更容易的知道，自己接下来该干什么。

掌握科学思维和科学认知，从认识“时间”开始。