我們先來看一個老問題：
現在有一位俄羅斯人，手裡有一張全球銀行中獎彩票，它的最後期限是4月9日，而現在是4月10日。這個俄羅斯人怎樣做才能讓這張過期的彩票「起死回生」？
難道要時光倒流嗎？
其實，他只要訂一張由俄羅斯東部飛到美國阿拉斯加的機票即可。
俄羅斯東部與美國阿拉斯加之間的白令海。圖片來源：Wikipedia
當飛機飛越白令海峽，穿過夾在俄羅斯東部與阿拉斯加州之間的國際日期變更線時，我們就會聽到空乘通知旅客：現在時間是4月9日某時某刻。
日期果然減少了一天。
這位俄羅斯人到達美國時，就可以把手中的彩票兌換了。
國際日期變更線（又名日界線）就是這樣神奇，在這條無形的線的東西兩側，哪怕兩地距離只隔一海裡，時間卻分成兩天。
穿過大洋的國際日期變更線；由西向東越過日界線，日期要減去一天，反之則增加一天。圖片來源：Johan Harris
這是現代人的常識。
但這條線是怎麼來的？為什麼它的形狀曲曲折折？
這點知道的人恐怕就不多了。
01
為什麼需要國際日期變更線？
國際日期變更線的設置，和地球所處的天體運行環境有關。
我們來複習一下中學地理知識：
由於地球自轉的關係，地球上的各地所看到日出的時間並不一樣，這就導致各地的時間系統各有不同。想想看，如果全球都用同一塊鐘錶，那華盛頓上午8點日出的話，北京豈不是要晚上8點才能看日出？
地球自轉導致日夜更迭。圖片來源：Johan Harris
為了避免這種混亂，人們決定將地球劃分為24個時區。
原因也很簡單，地球自轉一周約24小時。在這種劃分下，地球每隔15°（360°/24=15°）便是一個時區，相鄰時區之間的時差是1小時。
現在，假定太平洋上有一座小島，我們姑且稱為A島。A島即將迎來地球上的第一個日出，這個時間記為1月1日早上6時。
隨著地球自轉，在A小島西側，第二個小島將迎來日出，然後是第三個、第四個......
與此同時，A島東側離它最近的某個小島，我們且稱為B島，卻一直沒有等到日出。直至地球自轉完一周，地球上的最後一個角落，也就是B島，終於迎來它生涯的第一束陽光。
B島日出了，它的當地時間被記為1月1日早上6時。
而此時的A島，已經度過一個晝夜，時間是1月2日早上6時。
不過，在現實世界中，陽光幾乎會同時照在B島和A島上，所以它們都是早上6點，時間卻相差了一天。
地球上不同地方的最大時差，就是地球自轉一周的時間。距離相鄰的A、B兩島，就被人為選中，承受了這個最大時差。
橫亙在A、B兩島之間的，就是這條無形的國際日期變更線。
還是以A、B小島的例子來說，在實際時區與經緯系統中，B島在西十二區，A島在東十二區，東西十二區重合，兩島中間有條經線，即180°經線。
180°經線，理論上應該是國際日期變更線。
180°經線與實際上的國際日期變更線。
但實際的國際日期變更線卻並不是筆直地沿著180°經線畫的。
這是為什麼呢？
02
國際日期變更線為何是彎曲的？
原因很簡單。
我們看地圖，由北到南，國際日期變更線第一個偏離180°經線、出現大轉折的地方在俄羅斯東部與美國阿拉斯加州之間。
繞道白令海峽，以及阿拉斯加州西南部群島西側的國際日期變更線。圖片來源：Google Map
如果完全以180°經線劃分日界線，那這條線正好可能經過俄羅斯東部的某個小鎮。
也許小鎮上的某個人早上起床，是星期五上午8點，他去馬路對面吃了個早飯，抬頭看了一眼早餐店內的鐘表：星期四上午8點半。
為了避免這種混亂與不便，這條人為假想劃定的日界限就進一步做了調整：日界線向東偏離，將俄羅斯領土與美國領土分開——俄羅斯東部可以與美國時間不同，但不能與街坊鄰居時間不同。
這條線遇到的第二個大的轉折點，是美國阿拉斯加州西南部的島嶼。這片島嶼的觸鬚很長，向西越過了180°經線，所以國際日期變更線只好向西偏離。
日界線在太平洋南部的轉折點就更有趣了。
南太平洋有眾多島嶼國家，為了統一日期方便生活，國際日期變更線在這裡照例也得轉向。
不過，這個轉向可能隨時都會變化。
比如，薩摩亞，一個位於太平洋南部的國家。
2011年12月29日，薩摩耶突然宣布要在第二天改變他們旁邊的國際日期變更線。
當時，薩摩亞位於日界線東側，時間是12月29日，西側的時間則是12月30日。當它第二天正式更改時間、進入日界線西側的時候，日期直接變成了12月31日。
位於南太平洋的薩摩亞，及薩摩亞周圍曲折的國際日期變更線。圖片來源：Google Map
對於當時的薩摩亞居民來說，他們沒有了12月30日這個日期。
這是被日界線「偷走」的一天。
如果正好有薩摩亞人出生在12月30日，這一年可就倒黴了，沒法過生日。
薩摩亞為什麼突發奇想要變更日期呢？
其實也很簡單，薩摩亞要與東時區的國家保持一致，比如中國、澳大利亞等，它要與這些國家做貿易，不在同一天，時間計算確實不便。
但這並不是薩摩亞第一次變更時間。
早在1892年7月4日，薩摩亞就把自己搞到了日界線東側，過了兩天7月4日。那次更改的原因，也是為了貿易，薩摩亞要和位於它東側的美洲做交易。
總的來說，人們將日界線定在180°經線附近，本就是因為這條線跨越浩瀚的太平洋，陸地少，鮮有人居住，這樣能最大限度降低日期變更給人們帶來的不便。
但還是有部分地區受到了這條線的影響，所以人們只好將日界線部分偏離180°經線，最終形成曲折的國際日期變更線。
03
時區系統背後的英法恩怨
國際日期變更線與時區系統，可以說是全球化的產物。
因為在全球互動出現之前，這條假想線本不必需要。
16世紀以來，大航海時代開啟，全球貿易逐漸加強，到了19世紀，世界已連成一個整體。
在這種背景下，1884年，41個國家在華盛頓舉行了一場國際經度會議，正是在這次會議上，人們制定了含有二十四個時區和國際日期變更線的「時區系統」。
但制定過程並不順利。
時區系統是與地球經度緊緊綁定在一起的。早在16世紀初，歐洲天文學家和數學家就開始痴痴追求著地球經度的測量。那時人們還無法在航海中確定經度，常常導致航海事故的發生。
相對於經度，緯度的計算是比較簡單的。緯度只需要參照太陽的高度等即可計算，人們很早就掌握了緯度的測量方法；但由於地球自轉的原因，人們很難直接通過觀察天體來測量經度。
經度問題不解決，人類在航海中就無法準確定位，危險就一日不會消除。
為測量經度，當時的科學家主要想出兩種辦法，一種是「月距法」，一種是「鐘錶法」。
簡單說來，月距法就是根據觀察月亮的運動軌跡，來計算出地球各個地方的經度。但這種方法需要長時間、大量的數據觀測，也需要十分龐大且複雜的計算過程，甚至是幾代人才能完成的一項工程。
月距法示意圖。圖片來源：Pinterest
牛頓就曾參與進月距法的科學進程中，但至死也沒有得到最終的答案。
鐘錶法在工程量上較月距法要輕。
這種方法就是製造一塊精密的鐘表，然後帶到世界各地，利用鐘錶與各地實際時間的時差，來計算出當地所處的經度。
在現代人看來，鐘錶法確實比較簡便。
但當時的人卻不這樣認為，因為那時的人們還造不出這麼精密的鐘表。當時的機械鐘，經過航海的顛簸、空氣溼度與溫度的變化等，會出現很大的誤差。
當時的人們，還沒有徹底領悟到科學技術的發展會有多迅猛，所以很多人認為造出這樣一塊鐘錶是遙遙無期。並且，人造的機械時鐘怎麼能和大自然的天體時鐘相媲美呢？
於是，科學家們分成了兩派，一派支持月距法，一派支持鐘錶法。
當時，歐洲國家為了徹底解決航海問題，也紛紛出資，以國家的力量來召集科學家，解決經度測量難題。
法國與英國便是其中兩個重要國家。而這場經度測量的科學賽跑，也使英法兩國結下了一個恩怨。
1666年，法國國王路易十四與大臣讓·科爾伯特成立了法國皇家科學院，並於次年建立巴黎天文臺。
法國匯集了歐洲很多著名的科學家，幻想能率先解決經度問題，並以巴黎天文臺的位置設置本初子午線，即0°經線。
建立於1667年的巴黎天文臺。圖片來源：Wikipedia
法國最初以月距法為攻克手段，但碰壁後即轉向了伽利略曾經提出的木星衛星觀測法。
法國取得了一定程度的成功，並根據對木星衛星的觀測，確定了歐洲地區的經度，重新繪製了一版新的歐洲地圖。
但這種難度較高的方法並不能直接運用到航海中，船員們在茫茫大海中依舊不能定位自己的位置，保障船隊的安全。
1675年，英國也在倫敦附近的格林尼治建立了一座格林尼治天文臺。
建立於1675年的格林尼治天文臺。圖片來源：Wikipedia
格林尼治天文臺的第二任臺長，就是大名鼎鼎的預測了哈雷彗星的埃德蒙多·哈雷（Edmond Halley）。
但經過幾個國家幾代人的努力，不管是月距法還是鐘錶法，或者其他方法，都沒有徹底解決經度問題。
直到18世紀初，一個叫做約翰·哈裡森（John Harrison）的英國木匠、鐘錶匠出現了。
04
時區系統的最終確定
年輕的哈裡森找到哈雷，說他能製作出一臺精密的鐘表。
在哈雷等人的幫助下，哈裡森得到一筆資金，並於1735年製造出他的第一臺用於經度測量的鐘表。
這台鐘表很成功。在此基礎上，哈裡森不斷改進，反覆做了多台鐘表，直至1759年，最終做出一臺更為精密完美的鐘表。
哈裡森於1735年製造的第一臺航海鍾，命名為H1，現藏於格林尼治皇家博物館。圖片來源：Royal Museums Greenwich
眼看著經度問題就要解決了。
法國急眼了，要掏錢買走哈裡森的技術，但哈裡森拒絕了。
英國的一些科學家也急眼了，比如英國皇家天文學家馬斯基林（Nevil Maskelyne），他是月距法的忠實擁護者。
馬斯基林同時也是負責評審哈裡森鐘錶法的負責人之一。
但最終，哈裡森還是取得了成功，並拿到了英國的國家獎金。而馬斯基林也沒有放棄月距法，他幾乎在同時將將月距法應用在航海中。
美國科普作家戴瓦·索貝爾，於1996年出版《經度》一書，詳細記錄了哈裡森等人解決經度難題的科學歷程。《經度：尋找地球刻度的人》作者: [美]戴瓦·索貝爾譯者: 湯江波出版社: 海南出版社出版時間: 2000年
不管是月距法還是鐘錶法，都是英國勝了。
英國勝了，格林尼治天文臺聞名天下。
英國以經過格林尼治天文臺的經線為本初子午線（0°經線），以格林尼治天文臺的時間為世界標準時間，以此應用到全球航海中，並以此計算世界各地的經度與時間。
直至今日，格林尼治時間仍被規定為世界標準時間。
穿過倫敦格林尼治天文臺的本初子午線。
法國這邊，一直不服氣。
在1884年國際經度會議上，人們按照當時世界實際的使用情況，確定經過格林尼治天文臺的經線為本初子午線，就遭到了法國的反對。
會議結束後，法國仍固執地以巴黎天文臺為本初子午線計算時間與經度。
但在全球化日益增進的時代，世界不可能出現兩個時間系統，船員們都使用著來自英國的科學成果與計算數據。
法國最終不得不屈服，整個世界都逐漸融入到1884年制定的時區系統當中。
但英法兩國的恩怨到此並沒有完全結束。
到了20世紀末，GPS定位技術進入到人類生活，月距法與鐘錶法都失去了現實應用的地位。
另外，人們又發明了原子鐘，以銫-133等元素的原子振蕩頻率來精確計算時間。
由原子鐘得來的時間被稱作原子時間，誤差極小，千萬年僅一秒。
但問題在於，由於地球自轉速度變慢，格林尼治時間也不得不發生改變。這就造成了原子時間與格林尼治時間的不統一。
為了使二者達到統一一致，原子時間出現了「閏秒」的操作，就是每隔幾年，讓原子時間在某一分鐘走上61秒，「等」一下格林尼治時間。這和我們常用的「閏月」有相通之處。
這時，有人就提出，「閏秒」的操作實在太多餘了，乾脆廢除格林尼治時間，以原子時間為世界標準時間。
有很多國家支持這一提議。法國也在其中，似乎是在復「世紀之仇」。
而英國卻堅持繼續使用格林尼治時間。
這次較量，英法誰能勝出？
其實，時間設定本就是為了便利人們的生活，採用哪種時間為標準時間，最根本的還是要看這一設定標準對人們的實際效用如何。
在這一層面上，法國與英國的爭端並不重要，因為世界會自然地接受那個最符合人類生活的時間標準。
時間，才是最後的勝負裁定者。