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数学、度量与时间

发表于 2019-1-19 12:49:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
数与计数
数字起源于何时何地?
几千年以前,世界上还没有代表1、2或者3的数字,人们就用手指、石头、树枝或者眼睛来表示。那个时候也没有钟表和日历来记录时间。人们利用太阳和月亮区分下午一点到四点之间的时刻。大部分文明都没有词语来表示大于2的数字,所以他们使用比较熟悉的术语,如成群的牛羊、成堆的粮食、成堆的棍子或石头,或者成群的人。直到人们建立起部族、村庄和定居点,并开始形成以货易货的贸易系统而需要货币以后,才产生了对数字系统的需要。

大约5000年前,生活在底格里斯河和幼发拉底河之间的美索不达米亚平原上的巴比伦人开始使用数字编号系统。3000多年以前,古埃及人用一种叫作象形文字的特殊符号记录数字,这也是世界上最早的编号系统之一。巴比伦人和古埃及人最早建立了一个基于整数和正有理数的完整的算术系统。公元前500年左右,古罗马人也建立了一个数字系统,它使用的是字母表上的字母,而非特殊的符号。作为标准的数字系统和算术方法,罗马数字在古罗马和欧洲一直沿用至公元900年左右,此时印度教徒发明的阿拉伯数字系统开始被采用。今天,我们所用的数字以印度-阿拉伯数字系统为基础。把0到9这10个不同的符号(0,1,2,3,4,5,6,7,8和9)互相组合,我们就可以得到任意一个数字。

毕达哥拉斯是谁?
毕达哥拉斯是希腊最早的数学思想家之一。他以证明和教授勾股定理而闻名,勾股定理认为,在一个直角三角形中,两直角边边长的平方和等于斜边(最长的边)边长的平方。毕达哥拉斯生活在公元前6世纪,大部分时间都住在西西里岛和意大利南部的希腊殖民地上。一群追随者求学于他,同时把所学的内容传授出去。毕达哥拉斯学派以朴实的生活著称(例如,因为他们认为豆子不是纯粹的食物,所以从不食用)。他们留着长发,穿着简单的衣服,光着脚。在毕达哥拉斯学派中,男性学者和女性学者都喜欢哲学,但最喜欢的还是音乐和数学,他们认为音乐和数学是在混乱中建立秩序的两种方式。格拉撒的尼克曼彻斯(Nichomachus of Gerasa)属于1世纪和2世纪的毕达哥拉斯学派。他的算术思想以毕达哥拉斯关于行星和谐运动和数字比例关系的想法为基础。

什么是《几何原本》?
《几何原本》由古希腊数学家欧几里得所著的13本几何和数学书籍组成,欧几里得生活在公元前300年左右的亚历山大。它囊括了一系列定义、假设(公设)、定理和命题的数学证明。这13本书涵盖了欧几里得几何原理和古希腊的初等数论。《几何原本》和古希腊数学家奥托里库斯所著的《在移动的表面上》是现存最古老的古希腊数学著作,也是世界上沿用至今的最古老的数学教材。历史学家对欧几里得的生活所知不多,但他的作品已被证明对逻辑学和现代科学的发展产生了重大作用。《几何原本》中的大部分定理并不是由欧几里得直接提出的,而是毕达哥拉斯、希波克拉底、特埃特图斯和欧多克索斯等早期希腊数学家的成果。但是,欧几里得按照逻辑顺序把这些原理进行了合理的编排。

什么是“完美”数?
大约2500年前,毕达哥拉斯学派把“完美”数定义为除自身以外的所有约数的和等于它本身的自然数。例如,6能被1、2、3和6整除,如果把除6以外的数相加,它们的和等于6,所以6是完美数。几个世纪以来,全世界许许多多的数学家都为探索与界定完美数做出了贡献。

我要多久才能数到10亿?

可能一生也数不完。1到10亿之间的大多数数字都很长,也很难念出来。当你开始数像482,051,341这些比较大的数字时,你的速度或许就会慢下来。如果你三秒钟说完一个数字,而且一直不休息,需要300亿秒才能数完,而这应该比大部分人的速度都快。这是多少年呢?超过95年!95年是这样得到的:300亿秒除以60(60秒每分钟)=50,000,000分钟;50,000,000分钟除以60(60分钟每小时)=833,333.333小时;833,333.333小时除以24(24小时每天)=34,722.22天;34,722.22天除以365(365天每年)=95.1年。

为什么数字10很重要?
原因之一是,十进制以10为基础。18世纪末,为了让测量标准化,人们发明了十进制。但是十进制出现以前,10就是一个重要的数字。例如,生活在公元2世纪朱迪亚的数学家尼克曼彻斯·格拉萨认为10是一个完美的数字,人类手指与脚趾的创造显示了它的神圣性。毕达哥拉斯学派认为,10是“世界上最早的数字,它是数字之母,始终如一,是通向万物的钥匙”。西非的牧羊人用彩色贝壳数羊,一片贝壳代表10只羊,10也逐渐成为大多数编号方案的“基础”。一些历史学家认为,10成为数系基础更多是因为它的简便性:10方便用手指数清,10的加法、减法、乘法和除法原则都很容易记住。

数字2有什么特殊之处?
数字2被称作最“奇怪”的偶素数。因为所有的偶数都能被2整除,所以2是唯一的偶素数。但是除了2以外,所有能被2整除的数都不是素数。

什么是罗马数字?
罗马数字是一组代表数字的符号。它的书写系统包括七个基本符号:I(1),V(5),X(10),L(50),C(100),D(500)和M(1000)。有时,常常在数字之前加上一个竖杠,让它与1000相乘。小数字出现在大数字之前,表示大数字减去小数字。这一记数法通常用来表示和4与9有关的数字;例如,4写作IV,9写作IX,40写作XL,90写作XC。


算盘可以被当成一种老式加法机。它用珠子代表数字,沿着细杆上下移动珠子,就可以进行加减运算

罗马数字发展于公元前500年左右,至少部分继承了尚未融入拉丁语的原始希腊字母符号。罗马数字以加法为主要原则,按从左往右的顺序来读。历史学家认为,罗马数字的长期沿用有很多原因,包括罗马帝国的广泛影响、传统,以及该系统相对于同时期欧洲的数字系统有着诸多优越性。例如,大部分使用者只须记住几个符号及其数值即可。罗马数字在今天随处可见——在书的附录上、故事片的演员表上、建筑物外面的日期上和钟表上。

什么是算盘?它使用了多久?
算盘是用来解决数学问题的计算工具。它常被做成一个嵌有细杆、杆上穿着珠子的木框,但是它们一开始是在凹槽、沙上或者木片、石片以及金属片上移动的豆子或石头。据记载,这些早期算盘起源于公元前3500年左右的美索不达米亚平原。有着算盘珠的现代算盘最早出现在15世纪的中国。人们在用十进制数系进行常见的纸笔计算以前,基本上都用算盘完成数的乘除。许多还没有现代计算器的国家至今仍使用算盘。日本和中国也仍在广泛使用算盘,这两个国家都有着悠久的算盘使用历史。

0是数字吗?
是的。0既是数字,也是用来表示数系中一些数字的数位。公元初年,印度教徒和阿拉伯人开始尝试解决数学方程式,并组织了有关数字操作可能性的系统研究,那时才有了把0作为一个数字的想法。大约公元850年,印度数学家摩诃毗罗在《计算纲要》中写道:“一个数与0相乘的结果为0,与0相除、相加或相减的结果不变。”今天的数学家基本赞同这位古代思想家的想法。一个数加上0或者减去0以后还是它本身。用0乘以一个数得到0。然而,一个数除以0尚未定义。


有些孩子认为学习数学很有趣,有些孩子却不怎么喜欢。但是,日常生活中处处用到数学,学习数学对每个人都很重要

为什么学习数学很重要?
伽利略曾经说过:“只有懂得其中的语言,才能读懂自然这本伟大的书。而这一语言就是数学。”数学是我们理解周围世界的一种方式。它还是世界上应用最广泛的一门学科,从零售工作到航天器学,各行各业都要用到数学。更重要的是,学习数学能帮助我们进行推理分析,把复杂的情况或问题组织成清晰、简单、富有逻辑性的步骤。因此,随着数学知识的增加,学生便会具备批判性思维和解决问题的能力,这些能帮助他们解决日常生活中的难题。如果你想被学院、大学或技校录取,学习数学十分重要——全国性的研究发现,不管学生的种族、宗教和家庭收入如何,只要在高中学习了代数和几何,他们进入大学的可能性都在80%左右。

什么是古戈尔?
古戈尔是一个巨大的数字:数字1后面有100个0,或者10的100次方。和大部分数字的名称不同,古戈尔与数值范围没有任何关系。1938年,美国数学家爱德华·卡斯纳(Edward Kasner)首次使用了这个术语。给这个多位数取名时,卡斯纳问询了九岁的侄子——米尔顿·西洛塔(Milton Sirotta)——的意见。古戈尔普勒克斯是10的后面跟着古戈尔个0。广受欢迎的搜索引擎谷歌就是根据古戈尔的概念命名的。

我们能数到无穷大吗?
不能。巨大的有限数与无限大数是两个不同的概念。无限大数被定义为无限大或没有极限的数字。任何可数的或能用一个数字加几百亿个0表示的数字都是有限数。

度量衡
测量单位与人体有何关联?
在所有传统的测量系统中,短距离单位是基于成人身体尺寸得到的。一英寸代表拇指的宽度;实际上,在许多语言中,“英寸”和“拇指”用同一个词表示。一英尺(12英寸)最初是脚的长度,但是现在人们的脚基本都没有达到这个长度。码(3英尺)是英格兰一种3英尺长的量尺的名称,但它也差不多相当于鼻尖到手伸出时中指末端的距离。最后,如果你让一个成人尽可能最大限度地张开双臂,两臂伸展的宽度,即从一只手的指尖到另一只手的指尖之间的距离,叫作一英寻(6英尺)。

还有一些早期测量单位来自于身体活动,比如说一步、一里格(一小时行走的距离)、一英亩(一天中耕种的土地面积)和一弗隆(一犁沟的长度)。厄尔表示肘部到食指之间的距离,常用来测量布匹的尺寸。根据使用地和被测产品类型的不同,一厄尔的长度从20—91英寸(0.513—2.322米)不等。

什么是腕尺?
在古埃及和美索不达米亚平原,腕尺是表示长度的基本单位,以前臂的长度即手伸出时从肘部到中指指尖之间的距离为基础。事实上,腕尺一词来源于拉丁语中表示“肘”的词语。一腕尺约等于18英寸(约45厘米)。在古代,人们通常把腕尺定义为24根足趾或6个手掌的长度。然而,埃及王室所用的腕尺或“长”腕尺相当于28根足趾或7个手掌的长度。

石头如何用作度量衡?
巴比伦人利用石头发明出度量衡以后,取得了重大进步。他们不仅能比较两个物体的重量,还能用一套专门用于比较重量的石头来比较每一个物体的重量。考古学家在巴比伦的城市废墟中发现了许多精心打造并抛光的石头。他们认为,这些石头是世界上最早的重量标准。巴比伦人用不同的石头称量不同的物体。在现代英国历史中,人们也用这一标准进行重量测量。马术师所用的石头重14磅(6千克),用来称量羊毛的石头重16磅(7.3千克)。屠夫和渔夫所用的石头重8磅(3.6千克)。在国王的法律体系中,石头的法定重量为14磅(6.4千克)。

一英里在陆地上和海洋上表示的距离相同吗?
不一样。一英里在海洋上和陆地上表示的距离不同。海洋上的一英里叫作一海里,合6076英尺(1852米)。陆地上的一英里合5280英尺(1609米)。英国女王伊丽莎白一世建立了法定英里。法定英里以步行距离为基础,由古罗马人最早提出,他们把1000步作为一英里。

英亩用来测量什么?
英亩是用来测量地产的面积单位。它是一个古老的英语词汇,意为“一片田野”。人们最初把英亩定义为牛套着牛轭在一天中耕地的面积。一英亩为43,560平方英尺(4046.86平方米)。一平方英里等于640英亩(2.59平方千米)。

考得用来测量什么?
考得是用来测量柴堆体积的传统单位。美国法律把考得定义为宽4英尺(1.2米)、长8英尺(2.4米)、高4英尺(1.2米)的柴堆的体积。马里兰州的法律指明,木柴要“紧密堆叠,连一只金花鼠也无法钻进去”。考得这个名字来源于一种用绳子或细线测量柴堆体积的古老方法。在美国的木材行业中,考得还用来测量木质纸浆的重量。树木的品种不同,纸浆的重量也不同,从松树的5200磅(2358千克)左右到阔叶树的5800磅左右不等。

克拉和角豆树种子有何关联?

克拉是宝石的基本测量单位,一克拉(200毫克)重相当于一颗角豆树种子的重量,非洲和中东的珠宝商曾把角豆树种子作为一个重量标准。历史学家认为,“克拉”一词来源于阿拉伯语中表示“豆子”或“种子”的词。

面包师的一打与标准的一打有什么区别?
一打是一个数量单位,相当于12个。面包师的一打是非正式的数量单位,相当于13个。他们常常在一打面包里多放一个,于是就有了13个。这一古老惯例要追溯到13世纪,当时的王室公告对烤面包的重量和价格进行了严格规定,面包师如果不按标明的价格提供相应重量的面包,就可能进监狱。

“虫眼”和“头发宽度”真的是测量单位吗?
是的,gnat's eye和hair's breadth两者都用在俚语中,表示距离和直径。一只常见昆虫眼睛的直径差不多相当于一根头发的宽度——在100—150微米之间。如果一个物体的长度相当于虫眼的直径,那它一定非常短!毫发之差是非正式的距离单位:它表示的是,直径约为70—100微米或者0.1毫米,这就跟人的一根头发差不多粗。

什么是马力?
马力是功率单位,表示马拉物体时使出的力量。蒸汽机的发明者詹姆斯·瓦特经过潜心研究发现,马每秒钟能做功550尺磅。这意味着,套着犁或马车等合适设备的马能以每秒钟1英尺(0.3048米)的速度抬高550磅(249.48千克)。今天,功的标准单位是瓦特,一马力约等于745.699瓦特。在美国之外,“马力”一词常用来表示公制马力,公制马力代表的功率稍小一些。

什么是公制?
公制是以十进位制为基础的测量体系。它在18世纪90年代的法国革命期间提出,统一了欧洲当时混乱且相互冲突的测量体系。公制出现以前,长度、面积和重量单位在不同国家之间乃至同一个国家的不同地区之间都千差万别。随着较小的王国和公国逐渐发展成为现代国家,测量体系变得更加混乱。例如,长度可以用英尺、英寸、英里、跨度、腕尺、手、弗隆、掌、棒、链、里格等表示。欧洲的商人、科学家和知识分子认识到,一个统一的测量体系必不可少。1790年,法国国民议会委任科学院设计一个以十进制为基础的简单单位制。

米、克和升是公制测量体系中三个最常见的基本单位。米是长度单位,1米等于3.28英尺;克是重量单位,1克约等于0.0022盎司(差不多相当于一枚回形针的重量);升是容量单位,1升等于1.05夸特。温度用摄氏度表示,0摄氏度相当于32华氏度。

为什么公制又被称为十进制?
因为公制以10的乘积为基础,所以又称十进制。只要移动小数点的位置,任何一个公制单位(比如说千克)都可以换算成另一个公制单位(比如说克)。例如,如果你的爸爸告诉你,他的体重为82,500.0克(181.8磅),只要将小数点向左移动三位,就可以将其换算成千克;换而言之,爸爸的体重是82.5千克。

一公顷有多大?
公顷是专门用于丈量土地的面积单位,1公顷等于10,000平方米。想象一个足球场的大小,便能了解到它有多大。足球场的一端到对面球门线的长度差不多正好是100米。想象一个边长都为100米的正方形,就能得到面积为1公顷的地方了。1平方千米等于100公顷,所以1平方千米的土地相当于边长为10个足球场那么大的正方形。

一磅黄金和一磅羽毛,哪个更重?

因为黄金以金衡磅度量,而羽毛以常衡磅度量,所以一磅羽毛比一磅黄金重。一金衡磅包含12盎司,一常衡磅包含16盎司。在公制中,一金衡磅相当于372克,一常衡磅相当于454克。

哪些国家还没有正式改用公制?
1960年,公制被正式命名为国际单位制,现在在美国、缅甸(在东南亚)和利比里亚以外的所有国家都得到应用。早在1790年,美国国务卿托马斯·杰斐逊就建议采用公制。但因为当时美国最大的进口来源地——英国——尚未使用这一测量体系,所以该建议未被采纳。

常衡与金衡有什么区别?
金衡制是一个重量单位体系,主要用来测量金和银。一金衡制盎司等于480谷或31.1克。常衡制也是一个重量单位体系,用来测量除贵重金属以外的所有物体。它以磅为基础,每单位约等于454克。在两个体系中,一粒谷粒的重量都相同:均为65毫克。

日历与报时
古代文明是如何发明出日历或其他记录日月年的方式的?
太阳、月亮、星星和恒星等天体为古代人民测量时间的流逝提供了参考。人们根据天体在空中的视运动,判断季节、月份和年份。历史学家对史前时代人们如何记录时间的细节所知不多,但是考古学家不论在什么地方挖掘出的记录和上古器物都发现,每一个文化中都有一些专门从事测量与记录时间流逝的人。两万多年以前,冰河世纪的欧洲猎人在树枝和石头上画线凿洞,这可能是在计算两个月相之间的时间。5000年前,生活在底格里斯河-幼发拉底河流域(位于今天的伊拉克)的苏美尔人发明了日历,把一年分成数个月,一个月有30天,一天又分成12个时间段(一个时间段相当于今天的两个小时),每个时间段由30个部分组成(每个部分相当于今天的四分钟)。历史学家手中并没有修建巨石阵的文字记录,这个石阵建于4000多年以前的英格兰,但是它的排列方式表明,修建的原因之一就是为了确定月食和二至点等季节性事件或天文现象。

早期的埃及日历有365天的吗?
有。最早的埃及日历以月亮的周期为基础,但是后来埃及人认识到,大犬座中的犬狼星(今天的天文学家称之为天狼星)每隔365天便上升到靠近太阳的地方,而大约这个时候,尼罗河就会开始一年一度的泛滥。基于这种认识,他们在公元前3100年左右,设计了一种包含365天的日历,因此这一年差不多是有历史记载的最早的年份之一。

公元前2000年的巴比伦人(在今天的伊拉克)使用一种由12个阴历月组成的日历,大月有30天,小月有29天,两者交替出现,一年共有354天。与此相反,中美洲的玛雅人不仅依据太阳和月亮,还依据金星创造了一种有260天的日历和一种有365天的日历。公元前2600年到公元1500年,玛雅人及其祖先在中美洲繁衍生息,于公元250年到900年之间达到文明的顶峰。从他们留下的有关天体周期的记录可以看出,他们认为世界出现于公元前3114年。伟大的阿兹特克日历石上就包含了他们的这个日历。


曾在中美洲创造了繁荣文明的玛雅人,发明了一种记录时间的复杂日历

现代计时的基础是什么?
现代社会采用的是由365天组成的阳历,其中,每四年出现一次闰年(不能被400整除的世纪年数除外)。现代时钟建立在数字60的基础上。公元前3000年左右,苏美尔人同时使用一个基于10和一个基于60的计数系统。继承该模式的计时系统每分钟有60秒,每小时有60分钟。10和60相配合,共同形成时间观念:10小时等于600分钟,10分钟等于600秒,1分钟等于60秒。

每年有多长?
准确来说,每个日历年有365天5个小时48分钟46秒。这是两个春分(春季的第一天)之间太阳绕赤道运行一周的时间。一年不是由完整的天数组成的,这一事实影响了日历的发展,随着时间流逝也带来了一个错误。我们当前使用的日历又称格里高利历,它试图通过每四年为二月增加一天来解决这一问题。这些年份就叫作“闰年”。

闰年是什么时候因为什么而产生的?
公元前46年,儒略历将一年365天和闰年结合在一起。儒略历由尤利乌斯·恺撒建立,恺撒曾任命亚历山大港的天文学家索西琴尼(Sosigenes)修正日历系统。索西琴尼使用热带阳历年,每年有365.25天。因为实际的热带阳历年有365.242199天,所以出现了一点点偏差。这一偏差导致1582年少了10天。那一年,罗马教皇格里高利十三世颁布了一条教皇训令(法令),要求修改儒略历。耶稣会天文学家克里斯托弗·克拉维乌斯(Christoph Clavius)接受了这一法令,并设计出今天所说的格里高利历。为了修正每130年减少一天的错误,格里高利历在每400年里去掉3个闰年。根据这一系统,只有能被400整除的年份才是闰年,因此,1600年和2000年是闰年,1700年、1800年和1900年则不是。因为阳历年不断缩短,所以今天需要补偿时间时,就使用闰秒来增加或减少一秒钟(通常在12月31日的午夜时分调整)。

上一次增加闰秒是在什么时候?为什么?
科学家们为2008年增加了额外的一秒——叫作闰秒,以弥补地球旋转的减慢。位于法国巴黎的地球自转服务组织通过两种方法记录时间,一种是测量地球的旋转,另一种是使用一个原子时钟,前者随着时间的推移而变慢,后者始终如一。当两个时钟出现差异时,该组织就为这一年增加或减去一秒。依据行星旋转来测量时间,已经有了几千年的历史,但是,直到1949年,科学家们才发明出能准确计时的时钟。地球自转服务组织的原子时钟通过观察原子的基本振动来计时。据科学家们所知,铯原子——每秒振动9,192,631,770次——不随时间的流动而改变,并且在地球和太空中的任一地方都保持一致。

什么是中国农历?
中国农历以月亮的周期为基础,建立方式不同于西方阳历。在中国日历中,新的一年开始于一月底到二月初之间的某一天,共有354天。每一年以一个动物的名称命名,比如说“牛年”。它总共用到12个不同的动物名称,这些名称按下面的顺序轮回:鼠、牛、虎、兔、龙、蛇、马、羊、猴、鸡、狗和猪。1911年以后,中国人民也开始采用西方的阳历年,但是中国新年等节日仍然使用农历。很多中国的日历同时印有公历日期和农历日期。

B.C.与A.D.有什么区别?
B.C.一词代表“耶稣之前”,用来确定在耶稣基督出生之前所发生事情的时间。A.D.是拉丁短语“耶稣纪元后”的简称,意为“主的年份”,用来确定在耶稣出生之后所发生事情的时间。多年以来,西方考古学家一直使用这一年代测定体系。然而今天,随着人们越来越多地认识到,并不是所有考古学家都信奉耶稣基督,所以一些考古学家更倾向于使用B.C.E.(意为公元前)和C.E.(意为公元)这两个术语。它们与B.C.和A.D.的意思完全一样,但是与基督教无关。

一千年和一个世纪有什么不同?
一千年的时间间距为1000年。一个世纪是100个连续的日历年。第一个世纪由1到100年组成。20世纪开始于1901年,结束于2000年。2001年1月1日是21世纪的第一天。

一年中各个月份的名字是怎么来的?
日历源于古罗马人以一轮新月代表一个新的月份的做法。罗马的簿记员把他们的事件记录在一个名叫kalendarium的账簿上,英语中的日历就来自于这个名字。最早的罗马日历共有304天,包含10个月,以三月开始,以十二月告终。罗马的政治领袖尤利乌斯·恺撒后来重新制定日历,以一月作为一年的开端。因此,一月以掌管开始和结束的罗马两面神命名。二月以纯洁之神命名。三月以罗马战神命名。四月来自于罗马语中表示“打开”的一词,是树木和花儿发芽的月份。五月以代表荣誉和尊敬的罗马女神玛雅的名字命名。六月代表罗马诸神的王后朱诺。七月以恺撒自己的名字命名,他在这个月出生。八月代表罗马皇帝奥古斯都。最后四个月的名字含有数字意义:九月在罗马语中表示数字“7”;10月在罗马语中表示数字“8”;11月在罗马语中表示数字“9”;12月在罗马语中表示数字“10”。

一周中的每一天是如何命名的?
一周中的每一天是以罗马数字和盎格鲁-撒克逊神话共同命名的。英语继承了这些名字,同时做了一些改变,但我们今天所用的名称依然和它们很像。例如,星期天以太阳的名字命名,一开始叫作“太阳日”。太阳每天为人们带来光和温暖。星期一以月亮命名,一开始叫作“月亮日”。人们认为,月亮对于他们的生活和庄稼的生长非常重要。星期二是铁尔日,铁尔(Tiw)是以正义感著称的挪威神。星期三是沃登日,沃登(Woden)是一个强大的挪威神。星期四是托尔日,以挪威雷神托尔(Thor)的名字命名。星期五是费丽佳日,代表掌管爱和生育的挪威女神费丽佳(Frigg)。星期六是萨尔图努斯日,萨尔图努斯(Saturn)是罗马的农业之神。


罗马皇帝尤利乌斯·恺撒重新制定了西方日历,由此一年以一月为开端

有没有一首简单的诗歌,能帮助记忆每个月的天数?
有。很多小孩子都通过学习这首简单的诗歌来记住每个月的天数。尽管《九月里来三十天》这首歌的歌词来源不明,但是诗歌中用到的古英语至少可以追溯到16世纪。

九月里来三十天,

还有四月、六月、十一月,

其他都有三十一,

只有二月是例外:

闰年里来二十九,

其余都是二十八。

什么是国际日期变更线?
本初子午线的经度为0,穿过英国的格林尼治。位于太平洋中央(距格林尼治180经度)的国际日期变更线将地球分成两半,在这里,时间在时区的边界发生着变化。仅在英国格林尼治的时间为正午,国际日期变更线的时间处于午夜之时,全世界在这一时刻处于同一天。其他时候,国际日期变更线的两边都处于不同的日期。

时区是什么时候因为什么建立的?
地球被划分为24个时区,这样,世界上的每一个人就都有了大致相似的时间表。大约100年以前,每个城市都将时钟设置成当地时间。从那个城市来看,正午是太阳升至空中最高点的时刻。然而,为了得到这一时刻,甚至两个相邻的城市也要把时钟调成不同的时间。

例如,当纽约是8点,波士顿就是8点12分(因为波士顿位于纽约以东三个经度)。现代交通与通信出现以前,时间差异并未给社会带来真正的影响。然而,19世纪晚期铁路铺设以后,加拿大铁路规划师和工程师桑福德·弗莱明(Sandford Fleming)建议,建立一个全球时区系统。这样列车时刻表就可以使用共同的时间来设置。1883年11月,美国和加拿大的铁路公司创立了时区中的标准时间。(这一标准时间被写入了1918年的美国标准时间法。)国际社会很快采用了这一理念,将全球划分为24个时区,每个时区是一条从北极延伸至南极的长带,宽度约跨15个经度。同一时区的人们都把时钟调拨成时区中央的当地时间。今天,大部分国家都采用这个时区系统。

季节是从什么时候正式开始的?
地球上有四个传统季节——春季、夏季、秋季和冬季,每个季节都以太阳在空中的运动为标志。在北半球,当太阳由南往北运行到赤道的正上方,春季开始,此时也称春分。当太阳运行到最北端,夏季来临,此时也称夏至。当太阳由北往南运行到赤道的正上方,秋季来临,此时也称秋分。当太阳运行到最南端,冬季降临,此时也称冬至。

什么是日光节约时制?
日光节约时制有时也称“夏令时”或者“夏令时间”,因为我们在春季把时钟拨快了一个小时,它能短暂地使白天延长。在美国,我们于三月份调整时钟时刻。美国大部分地区的夏令时在三月第二个星期天的凌晨2点开始,在11月的第一个星期天重新恢复标准时间(把时钟拨慢一个小时)。美国各个时区的转换时间不同。

不同国家有着不同的调整日期方法。虽然夏令时由本杰明·富兰克林于1784年首次提出,但美国直到第一次世界大战期间才开始采用,最初是为了节约人工照明所需的燃料。虽然从一战到二战期间,一些州和社区也遵守夏令时,但直到二战才开始在全国通用。今天,大部分美国人仍继续使用夏令时以节约能量,但亚利桑那和夏威夷这两个州是例外。


日晷把影子投射到刻有一天中不同时刻的圆盘上,以此测定时间

什么是日晷?它是如何工作的?
日晷是最早用来测定时间的工具之一,通过模拟太阳的运动发挥作用。太阳照射着晷针——与底座垂直的三角形物体或装置,把影子投射到适当的时间刻度上,从而显示出一天中的时刻。如果想得到准确的时间,晷针的角度就要和地球的中心轴平行,同时纬度与当地纬度一致。

什么是水钟?
水钟是最早不依赖天体观察的钟表之一。考古学家曾在埃及法老阿蒙霍特普一世(Amenhotep I)的陵墓中发现了一座古老的水钟,它大约埋葬于公元前1500年。大约公元前325年,希腊人开始使用水钟,并为它们取名为漏壶(“水贼”),漏壶上有一个侧面倾斜的石头容器,水从靠近底部的小出口以近乎恒定的速度滴落下来。当水位到达内表面的标志线时,这些标志线就测量出已经流逝的“时间”。水钟主要用来测定夜晚的时间,但有可能也用在白天。还有一种水钟,由一个底部有着小出口的金属碗构成;把金属碗放在盛水的容器中,一段时间以后,碗里装满水,沉到下面。20世纪的北非人仍在使用这些水钟。

现代钟表最早出现在什么时候?是如何制造出来的?
欧洲人在几乎整个中世纪(大约从公元500年到公元1500年)期间,都是利用放置在门廊上的简单日晷来判断正午和晴天中的四个重要时刻或时间段。到了10世纪,人们开始使用能放在口袋里的日晷。14世纪中叶,在意大利几个大城市,大型机械钟表开始出现在塔上。这些公共钟表都是重锤装置,历史学家对于出现在它们之前的工作模型没有任何证据和记录。1500年到1510年间,纽伦堡的彼得·亨莱茵(Peter Henlein)发明了弹簧动力式钟表,标志着又一重大进步。笨重的重锤被取代以后,钟表和手表变得更加小巧便携。虽然主发条未上劲时,钟表走得比较慢,但是它们小巧玲珑,可以放在书架或桌子上,不需要挂在墙上或高高的箱子上,所以备受富人青睐。这些设计上的进步是真正精准的计时工具的先驱。

什么是老爷钟?
老爷钟又称长盒子钟或落地钟,是一种独立式的重锤摆钟。它的摆锤装在钟塔里,来回摆动。这种样式的钟表通常高6—8英尺(1.8—2.4米)。钟罩上常常有雕刻装饰,镶在刻度盘或钟面的框架上。老爷钟的历史悠久。1582年,意大利天文学家伽利略·伽利雷发现,摆锤可以用来记录时间。他仔细研究了摆钟并画出了老爷钟的第一张设计图。1656年,荷兰数学家克里斯蒂安·惠更斯(Christiaan Huygens)利用伽利略的发现,制造出了第一台实用的老爷钟(1675年,他还申请到怀表的专利)。最早的老爷钟计时并不准确,常常一天下来少了12分钟。1670年,英国钟表匠威廉·克莱门特(William Clement)注意到,延长钟表里的摆锤可以更准确地计时。他的长摆锤需要一个更长的盒子,所以就有了“长盒子钟表”这个名字,后来被称作老爷钟。大部分老爷钟都是“打击”钟,这意味着它们每小时报时一次。

腕表是什么时候发明的?
作为今天最常见的一种手表,腕表最早是由瑞士手表制造商帕特克·菲利普(Patek Philippe)在1868年发明的。一战期间,军事人员发现,腕表在战场上的益处远远大于当时流行的怀表。士兵把手表装进早期的“凹形”皮带中,这样就能戴在手腕上,从而腾出手来操作武器。据说早在19世纪80年代,瑞士手表制造商芝伯就为德意志帝国海军配备了相似的装置,他们把表戴在手腕上,协同发动海上袭击。战争结束以后,许许多多的欧美军官保留着腕表,腕表也因此流行起来。1926年,瑞士手表制造商劳力士为第一只防水防尘腕表——劳力士蚝式手表——申请了专利。


当我们想睡觉时,闹钟就是一个折磨。你可以感谢18世纪的美国钟表匠利瓦伊,是他叫醒了你

闹钟是谁发明的?
美国新罕布什尔州康科德市的钟表匠利瓦伊·哈钦斯(Levi Hutchins)在1787年发明出了闹钟。他的闹钟只在凌晨4点响一次。有了这个发明以后,他就不会睡过通常该醒来的时间了。这也是他无论什么季节都在日出前醒来的固定规则。但是有的时候他睡过头了,于是接下来的一天,都心烦意乱。虽然哈钦斯活到了94岁,但他从未为他的闹钟申请专利或进行大批量生产。他这样写道:“让闹钟发出警报——难的是想出这个点子,而不是实行这个点子。让铃声在预定的时间响起本身就很简单。”1847年,法国发明家安托万·瑞迪尔(Antoine Redier)最先申请到可调节机械闹钟的专利。1876年,赛斯·托马斯(Seth E.Thomas)在美国申请到了一只小型上发条的闹钟的专利,这是当时最鼓舞人心的一项发明——很快,美国各大钟表制造商纷纷生产这种小型闹钟,德国钟表制造商也紧随其后。1890年左右,人们发明出了电动闹钟。

什么是瞬间?
瞬间是一个时间单位——大约0.001秒。瞬间常常用在化学和物理学中,讨论与“光厘米”相等的时间,即光穿过1厘米路程所需的时间。瞬间的定义由20世纪初的美国物理化学家吉尔伯特·刘易斯(Gilbert N.Lewis)提出,他是第一位在化学中应用量子物理学原理的科学家。

A.M.和P.M.分别代表着什么?
A.M.是两个拉丁词语的首字母,在拉丁语中意为“正午之前”。同样地,P.M.代表“正午之后”。

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