為什麼格林尼治時間是世界標準時間?

2021-01-07 百家號

工業革命初期,世界各地時間沒有統一標準,導致火車刮蹭與相撞事故時有發生。在鐵路與航海大發展的背景下,格林威治時間統一全球,用了一百年。

1853年8月12日,美國東部羅德島州,兩輛火車迎頭相撞,14人因此死亡。事故的原因在今天看來難以置信——兩車工程師的手錶差了2分鐘。

在此之前,類似原因的刮蹭已發生多次。那時,工業革命進展迅速,但時間測量還沿用中世紀的方法:以日晷等測量的太陽時作地方標準。這是火車事故的重要原因:各地的時間標準不同。

當美國人還在為此事故震驚時,在鐵路轟鳴中,倫敦時間已經完成對英國各地方的統一。1855年,不列顛島與愛爾蘭98%的公共時鐘調整為格林威治時間。這是第一個將時間統一的國家,此後,客觀、精確的時間體系隨著工業、貿易、殖民的發展,佔據了世界的每一塊土地。

火車與電報的合謀

現代時間標準的建立,離不開準確的鐘表。最早能持續不斷工作的機械鐘,出現在14世紀初期歐洲的修道院,以滿足僧侶們準時祈禱的需求。

這種鍾十分笨重,只有時針,用整點報時的方式宣布時間。由於精度有限,僧侶每天至少要對時兩次。機械鐘樓也很快在市鎮中出現,為世俗生活服務,1335年法國北部的Aire-sur-la-Lys鎮建立單獨的鐘樓,因為需要「讓布匹市場的僱員能按照特定的時間上下班」。

隨著技術的完善,機械鐘的精確度不斷提高,1475年第一次出現「分針」,但直到1665年才將時間精確到秒。這一時期的鐘表產量稀少,十分昂貴——中世紀緩慢的節奏,也沒有出現對精密時間的需求。1851年鐘錶大規模生產前,它們只是貴族的玩物。

中世紀的節奏還體現在地方時上。甚至工業革命初期,各地時間仍然沒有統一標準,散漫隨意的設置仍然普遍。工程師Henry Booth在1847年的一本小冊子中寫道:「坎特伯雷,科爾切斯特,劍橋……無數的城鎮,各自有教區時鐘,市場鍾,每個都在宣示其獨特的時間」。即使嚴格按照太陽時,各地與倫敦也有差異:牛津時間慢5分2秒,利茲慢6分10秒,康福斯慢11分5秒,巴羅則要慢12分54秒……

這時,火車的出現改變了人們的時間觀。鐵路發展三十年後,1839年,出現了第一張火車時刻表。這是一種全新的管理方法,它把時間作為客觀的控制對象,將運輸的效率與時間的分割聯繫在一起,整個流程精確到分鐘。這與中世紀散漫、差異的時間觀迥然不同。

這一時期,另一件重要的發明也誕生了:電報。電報能跨越遙遠的距離即時通訊,使得與格林威治標準時間的校對變得準確可行。1854年,通過電報線路,格林威治天文臺與東南鐵路站臺相連,能準確的傳遞天文臺時間信號。1860年,英國的主要城市都能由電報線接收格林威治的報時信號,一年後,印度,澳大利亞,加拿大都能由電報線與格林威治時間隨時保持一致。

在鐵軌和電報大規模建設的幫助下,交通與通信網密集的相連,變得越來越複雜,對時間誤差的容忍度越來越低。鐵路公司開始強硬的要求經過的城鎮,都修改為倫敦(格林威治)標準時。一些城市的居民為了交通和電報的方便,發起了「與倫敦時間一致」的請願活動。社會的普遍要求下,雖然沒有法律規定,英國大部分的市鎮都調整為倫敦時間。

這種調整也改變著生活方式。「我準備就寢,卻隨時都想起火車時刻表,隨時想著早晨必須在特定的時間起床,這讓我無法安穩睡覺」,著名的外科醫生Dr Forbes Winslow在《柳葉刀》雜誌寫道。

甚至有趕火車過於興奮猝死的案例。1854年,《協和醫學期刊》的一篇文章寫道:「興奮,焦慮,緊張,為了登上那準時的可怕的列車,產生了嚴重的健康問題,多起猝死記錄都與急迫趕上火車相關」。1868年,外科醫生Alfred Haviland出版了專著,書名表達了他的憂慮:《急迫致死:特別寫給火車乘客》。

法國人想出來一個折中的辦法:火車站的時鐘顯示正常時間,但是火車運行的時刻則調慢五分鐘,以便為法國人的懶惰留出餘地。這種雙軌制時間一直運行到1911年3月。

但是這些問題不能阻礙火車的發展,人們只有適應鐵路前所未有的管控。這種管控直接反映在時間上,催生了近代的標準時間。

1868年,紐西蘭殖民政府委託Dr.Hector,以東經172°30』為準,制定紐西蘭全境的標準時。通過電報線路,紐西蘭標準時與格林威治標準時相協調,這是世界上第一個用經度設定標準時的地區。而這,只是一個開始。

經度與時區

陸地標準時間離不開鐵路,全球時區的建立,則離不開航海業。與鐵路為了提高運輸效率不同,航海對標準時間的需求,是為了確定船舶的地理位置。

在海上,緯度的測量很簡單,只要量出正午的太陽高度就能知道。但是經度測量則比較困難,先測量出當地時間,再參照一個標準時間,才能計算出結果。麻煩在於,傳統的時鐘都經不起海洋的顛簸,失去了測量準度;而不同的輪船選用標準時不同,增加了海洋上的混亂。

1707年,因為在暴風中無法測量經緯度,四艘英國軍艦在錫利群島沉沒,1400餘士兵死亡,極大地刺激了英國人對精準經度的需求。1714年,他們設立「經度獎」,為「能夠將精度確定在30海裡、40海裡、60海裡」分別懸賞20000、15000、10000英鎊,相當於現在的百萬美元。

無數的鐘表專家開始了海洋鐘的研究。經過四次改進,1761年約克郡工匠約翰·哈裡森提交了十周內誤差不超過10秒的海洋鍾——「Sea Watch」。不過,由於幾十年間規則的變動,哈裡森最終累計收穫15000餘英鎊。

此後,西方的船舶揣著哈裡森鐘錶,開始了全世界的航行,1807年「克萊蒙特」蒸汽船誕生,讓長距離的跨洋航行更加便利。

不過,經度的另一個問題,確定標準時間,在此時變得突出:要以哪個天文臺觀測的時間為標準時間?哪個地方受得起本初子午線這一殊榮?

最早討論這個問題的,是1871年安特衛普的第一屆國際地理學會議。學者們最終推薦格林威治標準時間。但是,這個結論卻無法推行,1875年的第二次國際地理學會議,法國代表提出,只有英國接受公尺制長度單位,他們才同意以格林威治為本初子午線。會議僵在這裡。

但是輪船不會等待會議結束再航行。由於英國的海洋霸主地位,如圖所示,越來越多的輪船採用格林威治標準時間。1876年,一個更為大膽的計劃被加拿大工程師桑福德·弗萊明提出:以格林威治時間為標準,建立東西半球協調一致的24個時區,這是時區制第一次系統的表述,這也是如今通行時區的雛形。它將全球納入統一的標準時間系統,各地區將拋棄地方時,而歸入格林威治為中心的各個時區。

這個提議逐漸被人們接受。最終在1883年,經美國提議,41個國家參加了華盛頓的國際經度會議,通過了格林威治所在經線為本初子午線,180°經線為國際日期變更線,格林威治天文臺時間為標準時,稱為GMT(Greenwich Mean Time,),建立全球時區的方案。

此後天文學,物理學的發展,增加了時間測量的精確度,1937年,國際天文學會議提出了格林威治時間的精確版——世界標準時(UniversalTime,簡稱UT)。

1958年以原子共振頻率標準計算、保持時間的銫原子鐘,比天文觀測更穩定、準確。1967年,國際度量衡會議正式採用銫-133原子鐘作為秒的基準依據,世界標準時也修改為協調世界時(Coordinated Universal Time,簡稱UTC)。上世紀末,美國研製成功了GPS全球衛星定位系統,銫原子噴泉鍾是該系統的基礎支撐技術。

——以上的變化都是1884年決議基礎上的改進,進化的格林威治時間在20世紀完成了世界時間的統一。

時間與政治

全球時區制在會議上雖然通過,但施行過程仍有阻礙。這些阻礙與政治因素、民族自尊心相關,法國便是很有趣的例子。

1891年,法國人以巴黎為標準,將法國全境統一為一個時區。巴黎位於東經2°左右,其太陽時比格林威治早9分11秒。1911年3月,法國突然宣布將巴黎標準時向後撥9分11秒,仍稱為巴黎標準時間,絲毫不提及已經完全對應的格林威治標準時。《紐約時報》在第二天報導中說:「一些法國科學家曾提出,為了挽回政府的面子,應該選用海邊與格林威治經度一致的城市,而不是巴黎,來作為標準時」。這次調整還改掉了火車站內站外五分鐘的時差——就是前文提到的法國人為了應對遲到做出的創舉。

1890年後,歐洲中部德國、義大利、波蘭、立陶宛等國以東經15°為標準時間,統一歸入東一時區。這下法國人坐不住了,1940年,法國人拋棄了修改版的巴黎標準時,加入到東一時區,即使巴黎與東經15°的實際時差達到50分鐘49秒。

同樣的例子還有西班牙,1940年,佛朗哥宣布調整為歐洲中央時間。在此之前,自1900年起,西班牙一直使用格林威治時間。西班牙經度範圍偏離格林威治時區(零時區),但離歐洲中央時間更遠。實際上,這是佛朗哥為了與德國,義大利保持一致的措施,沿用至今。

印度的時間則以1947年獨立為標誌,顯現混亂和統一的兩極形態:1802年,東印度公司的Goldingham決定設立單獨的馬德拉斯時間,比格林威治快5小時21分(UTC+5:21)——在孟買與加爾各答之間,新設一個時區,造成了鐵路運輸上的麻煩。

1884年,英國政府以孟買與加爾各答為標準,設立了兩個時區,但是鐵路公司則將馬德拉斯時間作為中間時區,印度的標準時間變得混亂。直到1945年,加爾各答仍保持著特殊的時間。1947年印度宣布獨立,新政府將全國統一為一個地方時,雖然從東到西,它整整跨越了東五、東六時區。

除了印度,另一個跨越多時區而只採用一個標準時間的,是中國。

現代化的新時間標準的推廣,離不開其他現代要素的傳播,尤其是交通。近代國門打開之前,農業生產是最重要的時間尺度,時間制度也帶有節奏緩慢、周期性的特點。

清末的工廠引入嚴格的時間管理,引發工人的普遍焦慮,此時鐘表尚未普及,工人很少買得起,遲到又要非常嚴厲的懲罰。一些人根據公雞打鳴,啟明星的位置提醒上班,陰雨天則會失效,偶爾有工人在後半夜氣喘籲籲跑到工廠,發現遠未到上班時間,再瑟瑟離去。

隨著國門打開,各式運動興起,鐵路和電報鋪設更引發社會上時間制度、觀念的變化,上海等地「自輪船、火車通行,往來有一定時刻,鐘錶始盛行」。鐘樓也進入內地,交通工具對時間標準化的作用,同樣開始在中國發生。

不過,要在全國範圍接受和維持新標準時間,行政權力的運作必不可少。1928年,南京國民政府建立,形式上統一了全國。南京宣布中國分為五個時區,中原時區,隴蜀時區,回藏時區,崑崙時區,長白時區,分別比格林威治時間快八、七、六、五個半、八個半小時,第一次與國際標準時區相協調。同時,不再使用北平地方時,重要節慶時間以接近南京的東經120°經線為準。五時區制歷經修補,一直運行到1949年。

1949年,新中國成立,很快,北京新華廣播開始播放「北京時間」,在各省市廣泛傳播。1950年後,除了新疆、西藏外,各省份陸續採用北京時間,為東經120°的東八區區時。

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