60进制
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为什么时间是以60为单位?石宇(复旦大学物理学教授)1小时等于60分钟,1分钟等于60秒。
这里用的是60进制。
是60分之一。
巴比伦从苏美尔人那里继承了60进制,并用于天文学和数学。
苏美尔人在公元前两三千年开始使用60进制。
60有很多优点,因为它有很多因数:2 3 6 10 12 15 20 30,所以很容易除法。
除了时间,角度现在是以60为底。
古希腊人埃拉托色尼(Eratosthenes)把一个圆圈分成60个部分,作为地理纬度系统。
一个世纪后,喜帕恰斯设计了360度纬度的地图。
公元150年,托勒密将360度纬度的每一个度划分为60个部分。每一部分称为一分钟,每一分钟又分为60秒。
又过了几个世纪,分和秒才被用来表示时间。
但当时的钟表通常会把一小时分成两部分、三部分、四部分,甚至12部分,而不是60部分。
直到16世纪晚期,最早的机械钟才显示分钟。
现在我们仍然用分、秒、小时作为时间的单位。
但现在一秒是由原子钟定义的:一秒比铯133原子基态的两个精细能级之间的辐射周期长919、2631、770倍。
这是个有趣的问题,为什么时间每60分钟是1,而十进制这么方便?很久以前,时间的概念与地球绕太阳转、地球绕地球转、月球绕地球转有关。虽然古人不了解天体运动的本质,但他们可能知道天体的运动与圆周有关。
古人注意到一年大约有360天,月球绕地球一周大约需要30天,大约12个月亮周期相当于一年,所以360是一个非常方便的数字,所以他们把圆分成360个部分来记录角度,并及时通过一定的校正方法来纠正这些周期中的错误。
然而,当划分较小的时间单位时,比如一天中的时间,人们仍然使用圆。例如,日晷是太阳阴影在日晷上的运动。
在一个圆上精确地画出十个相等的分数是很困难的,而两个相等的分数和三个相等的分数则比较容易,所以选择一个合适的二加三的倍数是一个很好的选择,比如6、12、24等。12这个数字与一年有12个月的事实相吻合(西方人根据月份把黄道十二宫的星星分成12个星座),所以12这个数字在各个国家的时间单位中都是平等出现的,比如中国是12小时,西方是2*12小时(他们认为白天有12小时,晚上有12小时)。
在更精细的机械表问世后,为了使时针、分针和秒针同时出现在同一个表盘上,就需要一个普通的12的倍数。此时,数字60再次出现在33,354,这样同样的表盘可以显示12小时以及60分60秒。
当然,60这个数字只是一个巧合(或者可能是因为60是10和12的最小公倍数,这样更容易考虑十进制和12小时),因为曾经有一个36/72刻度的日晷(见下文)。
由于时间和周长之间的密切联系,分每秒现在既是时间的单位也是角的单位。
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