「天造地設」的時間度量

　　身邊的天文學

　　天文學的誕生和發展，伴隨了人類文明進步的整個過程。早在文字誕生之前，先民們想要了解天文現象和勞動生產的關係，就有了天文學的萌芽。不過相比於精煉的牛頓定律、簡潔的幾何公式和漂亮的化學方程式，天文學上又有哪些可與之相提並論的「標杆」呢？

　　人們勞作、學習、參加活動，無不需要精確的時間計量；為了記錄過去的事件、安排較長時間的活動，還必須把時間、日期加以編排。這兩件事情，無論是用數學、物理還是其他什麼方法，好像都無法圓滿解決。幸運的是，我們還有天文學。

　　源自天體運動的時間單位

　　日、月、地球的自然運動，慷慨地為我們提供了三個適宜的時間單位——日、月、年。晝夜的交替循環，讓早期的人類有了「日」的概念，它主要反映了地球的自轉。後來，人們逐漸發現月亮的陰晴圓缺也非常規律，變化一輪差不多是30天，於是又發展出了「月」。再後來，先民們發現四季更迭是一個更長的周期，在365天到366天之間，於是稱之為「年」，它反映了地球的公轉。最終不約而同地，各個古代文明都確定了年、月、日的時間計量方法，並制定了各自的曆法。

　　有意思的是，每月包含的天數的數量級是101，每年包含的月數的數量級也是101，日-月-年的數量跨度恰好是個-十-百，很符合人類採用的十進位規律。這是如此自然和便利，以至於我們往往忽略了，其實一切並沒有那麼理所應當。不信請看看水星和金星，一個水星年等於0.5個水星日，一個金星年等於1.92個金星日，日和年處於同一量級，假如它們也有智慧生命的話，到底該以哪個作為基本時間單位恐怕就得費些思量了。就算選定之後，由於這兩顆行星都沒有天然衛星，也就不會有「月」的概念，如果他們要記錄更長的時間段，就得憑空發明一些無關日常生活、只有純數學意義的單位，遠不如地球人方便。又或像木星和土星，一年多達上萬天，量級相差太大，記錄起來難免囉嗦，恐怕一不小心還真容易記錯呢。

　　日地距離造就宜居條件

　　還值得稱道的是，地球上的日長也非常適宜，可以讓各地都能獲得適度的太陽輻射，並保持不大的晝夜溫差。像水星上的白天和黑夜各長達88個地球日，晝夜溫差因而達到了600度，實在比我們惡劣太多了。金星的日長更誇張，足有243個地球日。如果那上面也有天文學家的話，會發現太陽星辰的運轉實在是太慢了。沒有快速的星辰變換，他們怎麼能測量恆星的坐標、確定時間、觀測並了解行星運動進而發展天文學和科學呢？這麼一比較，地球這不快不慢的自轉真是對我們太友好了，給天文學家帶來了多麼大的便利啊！

　　最重要的是，地球的「年長」對它所承載的智慧生命而言，更有著決定性意義。年的長度基本上等於行星的公轉周期。準確地說，公轉周期指的是天文學上的恆星年，我們日常所說的「年」指的是回歸年，因為歲差的緣故，它們並不嚴格相等，不過一般相差不多。以地球為例，差別不到萬分之0.5。根據克卜勒第三定律，行星的公轉周期（下文以年長代替）與它到太陽的距離是互為確定的。年長決定了距離，反過來，距離也可以決定年長。正因為地球的年長是360多天，才讓它恰好位於太陽系的「宜居帶」內，使得智慧生命的誕生成為可能。

　　「宜居帶」指的是一顆恆星周圍的某一特定距離範圍，在這一範圍內水能以液態形式存在。與地球相鄰的兩顆行星中，金星的年長是地球的61.5%（224.7天），因此到太陽的距離比我們近了30%，接收到的太陽輻射能量是地球的1.9倍。加上它的大氣濃密而且充滿了溫室氣體，平均溫度竟然高達460℃！火星的年長是地球的1.9倍（687天），離太陽比地球遠50%，接收到的太陽輻射只有地球的43％，表面平均溫度大約只有-20℃。它們分處宜居帶以裡和以外，其他行星則相去更遠。只有地球有著適宜的年長和距離，獨踞宜居帶中，這正是它能產生智慧生命的先決條件。當然近圓的公轉軌道也幫了忙，不過這也是幾乎所有行星的共性，不像前者那麼特別。

　　宇宙就是這麼恰如其分地給了地球這樣的年、月、日，而正是這樣的安排，才讓生命產生智慧並建立起了科學的殿堂，也才讓提出本文開頭的問題成為可能。我想現在答案已經很明確了吧，那就是：多虧天文學給了我們這樣的年、月、日度量方式，否則，其他一切都是浮雲！

　　（作者:李 鑑 《天文愛好者》雜誌社社長）

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