时间漫谈

引子

当我们说时间时候,想表达的是什么呢?

我认为有两种可能,一个是历法的时间,常见形式是年月日,烟花三月下扬州,就是这种形式,三月和烟花是在一起的,也就是每年的三月应该都是繁花开放的时节,这也是时间的一个主要作用:预测,能预测一些自然现象的发生.离离原上草，一岁一枯荣，野火烧不尽，春风吹又生.这种时间概念常常是和某种自然现象强烈的结合在一起,其实是周期性的自然现象确定了这种时间.

另一种时间是衡量事件持续的期间以及事件之间之间隔长短（时间段）的,常见的是时分秒,这种时间概念强调的是均匀可以比较的特性.比如刘翔以12秒88打破了英国运动员保持13年之久的世界纪录并夺取该项目冠军,这里的12秒88隐含的含义是不管什么时间什么地点这个长短都应该是一致的。

这两种时间概念的相互交错构成了复杂的时间系统.

时间由来--生活观察

对时间的认识是怎么来的,是如何进化的呢?

历法

首先是历法的时间,历法的时间主要是能描述自然现象能预测自然现象.那些自然现象是周期的有明显的区分特性呢?我认为首先是天的概念,日出而作,日落而息,太阳的东升西落给了我们强烈的天的作用.

月有阴晴圆缺--月亮的阴晴圆缺让我们有了一个比天更大一些的单位,月的概念,从字面也能看出,这个时间肯定是和月亮相关的.

春有百花秋有月，夏有凉风冬有雪,让我们感受到了一些自然现象在比月还要大的维度上重复,有了年的概念.

当菩提老祖问孙悟空来洞多长时间时，孙悟空笑着说，山桃熟了七次，自己已经美美地吃了七回了。对年这种概念描述的很形象.抽象出这三种状态后,大部分的日常生活活动都能被这三种时间概念概括了.

从现代的观点,我们当然知道,天是地球自转的现象;月是月球绕地球公转的现象;年是地球绕太阳公转的现象.当有了年月日的概念,当然会想这三个单位的关系是怎么样的,从物理规律上看这几个转动基本是完全独立的相对稳定现象,独立表现在换算上就是不是整数倍,月相变化的地球观测周期大约是29.53天这也是农历月有30天有29天的原因.地球公转周期大约是365.2564日,这也是一般年是356天,但有时需要闰年调整的原因.月和年的关系就更复杂了,月球的公转和地球的公转物理上没有关系,一年大概有12.369个月,这也是农历的月会有闰月,以让农历的月和自然现象不会差距太远.相对的稳定,说明不管地球还是月球,不管是自转还是公转都不是完全稳定的,当然是当测量手段提高后才发现的,后面再说.

总结:对于月日年的概念,我们不关心其是不是每天一样长,每月一样长,每年一样长,只要日升日落是一天,月圆月缺是一个月,一岁一枯荣是一年就好.背后是天精确描述地球自转,月精确描述月球公转,年精确描述地球公转,所有闰年,闰月,闰秒都是为了达到这个目的.

古代历法

简述一下中国古代的历法,中国历法阴阳干支三合历,以月为基本单位,调和和年之间的差异,确定一年之始和是否闰月.到西汉时期确定了一直到现在历法的基本架构.阴阳合历是为许多文化采用的历法，其日期指示月球的相位，年则与太阳相关。基本的年的称号,采用天干地支计时法.

1911年辛亥革命后，以中华民国纪年，1912年为民国元年，但历法采用西历，1949年后中华人民共和国在中国大陆地区采用西历纪年，称为“公元”以冲淡其宗教意义，但夏历仍然在计算中国传统节日和祭祀祖先时使用。台湾地区仍然用民国纪年，2017年为“民国106年”，但由于现代社会与国际来往增多，商业、外交多使用西历，而钞票印刷，国家公文仍用民国纪年。

公历换算为干支纪年,公元4年为甲子年,当前最近的一个甲子年是1984年,把当前的年减去4或者1984对10取余加一得到的是天干,对12取余加一得到的地支.比如2017年,2017-1984=33,33对10取余为3,对应丁,33对12取余为9对应为酉,所以2017年为丁酉年.

小时候看的日本动画片<<棒球英豪>>里的甲子园命名就是因为球场是1924年建成,该年为甲子年,所以命名为了甲子园.

节气

古代历法的基本单位是月,月是按照月球自转确定的,这种月的定义对地球公转描述的准度很差,导致无法准确的指导按太阳周期进行农业生产.于是引入了一套根据地球绕太阳周期的计时法--节气(太阳历).

春雨惊春清谷天，
夏满芒夏暑相连。
秋处露秋寒霜降，
冬雪雪冬小大寒。
上半年逢六二一，
下半年逢八二三。
每月两节日期定，
最多相差一二天。

古代大部分的农业生产都是根据节气确定的,形成了很多一定区域内的谚语.

• 清明前后，种瓜种豆。

• 白露早寒露迟,秋分种麦正当时.

  
  
  

比较重要的四个时刻是二分二至日(春分、秋分、夏至、冬至)四个点是太阳直射点位于赤道(春秋分),北回归线(夏至),南回归线(冬至)的时间点,由于地轴倾角的原因,这个四个点并不是地球轨道的四个顶点,只是比较接近.

这里有个有趣的现象,和两小儿辩日有异曲同工之妙.就是为什么有冬天夏天.

孔子东游，见两小儿辩斗，问其故。
一儿曰：“我以日始出时去人近，而日中时远也。”
一儿以日初出远，而日中时近也。
一儿曰：“日初出大如车盖，及日中则如盘盂，此不为远者小而近者大乎？”
一儿曰：“日初出沧沧凉凉，及其日中如探汤，此不为近者热而远者凉乎？”
孔子不能决也。
两小儿笑曰：“孰为汝多知乎？”

从上面的图可以看出,对于北半球的冬天,实际是地日距离近的时候,虽然离得太阳近,但直射点位于南回归线,所以冬夏是因为直射点变化导致的,而和地日距离关系不大.

google 2017年春分的doodle

官方历法机构

中国大陆现行的农历是由南京紫金山天文台历算室计算的，历算室还公布每年的24节气的具体时间（精确到分钟）、重要的天象（日月食等）时间、大行星运行轨道等信息。该信息是通过观星,根据日月的运行给出的,每年紫金山天文台会发布天文年历.日常买到的日历挂历都是参照这个天文年历制作的.

公历

现行公历（拉丁语：Calendarium Gregorianum，又译格里历、国瑞历、额我略历、格列高利历、格里高利历、葛瑞格里历、格列高历，也称基督历）,是由意大利医生兼哲学家阿洛伊修斯·里利乌斯改革儒略历制定的历法，由罗马大公教会教宗格列高利十三世在1582年颁行。
公历是太阳历的一种，虽然有月,但月并不跟踪月球的运动,于1912年开始在中国正式采用，取代农历。因农历等中国传统历法是阴阳历，故公历在中文中又称阳历、西历、新历。格里历与儒略历一样，格里历也是每四年在2月底置一闰日,用来同步和地球公转的差异，但格里历特别规定，除非能被400整除，所有的世纪年（能被100整除）都不设闰日；如此，每四百年，格里历仅有97个闰年，比儒略历减少3个闰年。 格里历的历年平均长度为365.2425日，接近平均回归年的365.242199074日，即约每3300年误差一日，也更接近春分点回归年的365.24237日，即约每8000年误差一日.

口诀:一三五七八十腊---31天;闰年计算口诀:四年一闰,百年不闰,四百年又闰,2400年不闰，4800年闰，9600年不闰，384000年闰，9600000年不闰

31天月的分布看起来奇怪,前半年位于奇数月,后半年位于偶数月,有很多来历的传说
奥古斯都(Augustus)。屋大维出生于八月，他要比上他的舅舅凯撒，于是他把八月命名为Augustus，而且八月的天数不能比七月少，所以也是31天,但维基百科上有辟谣
虽然不清楚31天月份分布的原因,但有个规律却是符合的很好,反应了北半球冬天短夏天长,冬天大概比夏天短四天

从这个图可以看出地球轨道是个椭圆,北半球冬天日地距离近,夏天日地距离远,根据开普勒第二定律，
也称等面积定律：在相等时间内，太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的.具体就是,地球离太阳近的时候速度快,离太阳远的时候运动慢,所以离太阳近的冬天要稍短于夏天.

可见从秋分(直射赤道)到冬至(直射南回归线)只有10月这一个月是31天,相反从冬至(南回归线)回到春分(赤道)的月份里有两个31天,这部分轨道是对称的,并且冬天应该短于夏天,故从冬至到春分的月份里应该减去至少一天,从2月减去也就有些道理了.