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BellClocks:一个简单的时钟和计时器

BellClocks 是一个简单的时钟和计时器。它以优雅的数字 LCD 风格显示当前时间,只需轻轻点击即可获取时间。

它还可以作为世界时钟,消除你在尝试计算另一个国家的时间时的任何疑虑或复杂的计算。

但虽然你看到的时钟很简单,甚至世界时间功能也仅仅是点击一下的事,时钟和计时有着复杂的历史。即使是 BellClocks 的简洁也是对一套复杂技术的掩饰,这些技术的存在仅仅是为了给你带来时间。

时钟的简短历史

在人类大多数历史中,时钟根本不存在,因为它们并不必要。

早期人类的生活在很大程度上是由环境决定的,太阳决定了他们的时间表,而对于大部分人来说,这种生活方式一直持续到最近。如果像大多数工业革命之前的人一样,你的生活与农业和种植业密切相关,你就不需要时钟。是一天的节奏决定了你的任务。

制造时钟和其他计时设备所需的技术也非常昂贵且庞大。这意味着只有最富有的人或组织才能负担得起。

它们往往不仅仅是关于时间的工具,更是身份的象征。例如,世界上最著名的时钟之一,布拉格天文钟(Orloj),建于 15 世纪。作为这座城市最著名的景点之一,它是旧市政厅的一部分,反映了城市的财富和声望。

Prague Astronomical Clock, Old Town Square, Old Town, Czechia
Image by Alexandra Tran en Unsplash

对于那些需要知道时间的人来说,像 Orloj 这样的时钟就是他们使用的时钟。而许多人则完全依赖信号,如教堂的钟声,来提醒他们任何需要按时知道的事情。

协调时间的开端

在某些方面,我们的祖先,尽管缺乏技术和时钟相对稀少,却比我们更能精确地掌握时间。太阳是时间的守护者,时间是本地设置的,正午是太阳正好在头顶的时候。

这意味着邻近城镇的时间会有所不同,但从天文学的角度来看,两者都是正确的。然而今天,你的天文时间可能与你所在的时区不同。

然而,工业革命以及铁路网络的建立意味着这不再是可行的选择。火车旅行足够快,以至于准确的计时变得至关重要。不同城镇的时钟如果不协调,不仅会破坏时间表并使旅行者感到沮丧,还会带来真正的危险,因为火车可能会在错误的时间驶入错误的轨道。

第一个采用标准时间的国家是英国。铁路公司在 1847 年开始为整个国家使用标准时间。这被称为‘铁路时间’,它的重要性如此之大,以至于几乎所有的公共时钟都开始使用这种时间。

其他国家采取了不同的方式,美国的铁路公司直到 1883 年才开始使用标准时间。美国当时有 50 个不同的时间标准,直到最终开始将时间标准化为五个时区。即使在发生了一些由于时间问题导致的悲剧性事故之后,许多人仍然反对这一变化,尤其是那些感觉大型铁路公司强迫他们在城市时钟上使用铁路时间的小城镇。

用时间环游世界

就像铁路旅行展示了标准时间的必要性一样,海上旅行也表明需要全球解决方案。然而,船只与时钟的联系要追溯得更久。

早期航海者面临的最大挑战是导航。由于能见度仅限于地平线,他们很难知道自己在哪里。地球的弯曲是微妙的,但这意味着你能看到的东西非常有限。站在一个完全平坦的地方的人平均只能看到大约 5 公里。即使有人站在 15 米高的桅杆上,他们也只能看到大约 16 公里远。在辽阔的海洋上,周围没有任何可以辨认的特征,勇敢的探险者根本不知道自己身处何地。

航海者能够利用太阳和星星计算出他们的纬度,但在计算经度时,他们只能估算,猜测自己已经行驶了多长时间。传统的时钟在海上无用,因为海洋的轻微晃动就会影响摆钟。

这也是海上航行如此危险的原因之一,以及为什么许多发现最终被遗失;船长们认为他们发现了新大陆,但从来不知道自己究竟在哪里。

再次是英国领先,制定了海上航行时间的法律。1713 年通过的《海上经度发现法案》提供了 20,000 英镑的奖金(按今天的价值约为 150 万英镑或 190 万美元)。约翰·哈里森,一位贫困家庭的木匠,可能从未在书籍以外见过时钟,但他在 1735 年凭借 H-1 精密计时器赢得了这一奖金。

John Harrison
Image by Wikipedia

首次,船只能够精确导航。许多人认为,英国随后的海上和贸易的主导地位,以及随之而来的帝国,主要归功于一位谦虚木匠的发明。

全球时间的标准化

随着技术的发展以及计时精度的提高,全球标准时间的初步行动开始了。尽管大多数国家已经采用了标准时间,但它们之间并没有协调。当你查看纽约的时钟时,你无法准确地知道伦敦、柏林或东京时钟上显示的时间。

虽然国际贸易路线有一些类似于铁路曾经经历过的时间问题,但这些问题并不那么严重。船只的速度和海洋的辽阔意味着不同港口出发的船只并不需要紧密协调。

但其中一些船只在铺设电缆,使得不同国家之间的直接通信成为可能,并强调了需要一个协调的时间系统。

这一切终于在 1884 年实现了,当时国际子午线会议在华盛顿召开,决定格林尼治子午线(通过伦敦格林尼治天文台的那条线)是最合适的零度子午线。

尽管名称发生了变化,但今天的世界协调时间(UTC)仍然是从那个会议选择的子午线来计算的。它确保了每个时区都与零度子午线的时间对齐。在纽约中午看时的人知道(除非实行不同的夏令时)伦敦是下午 5 点,柏林是下午 6 点,而东京则是第二天凌晨 2 点。

提高时钟的精度

到了 20 世纪初,时钟和手表变得更加经济实惠和精确。对于大多数人来说,如果他们需要知道时间,他们可以做到,而且能够获得准确的时间以满足他们的需求。

然而,计时和时钟变得越来越精确。对于一些技术来说,时钟的误差几秒钟已经是不可接受的。

在 20 世纪,时钟变得异常精确。其中一个重大突破是使用了石英。当电流通过时,石英会振动,振动可以用来更准确地测量时间。即使是基础的石英时钟和手表每月的误差也仅为 15 秒,最好的型号每年只会误差几秒钟。

但即使这样也不足以满足某些需求。在核时代后,原子也被用来提高计时精度。它使得计时变得异常精确。美国的 NIST-F2 原子钟自 2014 年以来为美国提供标准时间,估计其精度为 3 亿年误差不超过一秒。

Tom Heavner with the NIST-F2 cesium fountain atomic clock
Image by https://www.galsys.co.uk

你可能很难理解为什么任何东西需要如此精确。你不会关心如果某人在 300000000 年后迟到一秒钟吗?然而,时钟构成了一些关键技术的基础。

正如 18 世纪的航海者使用精密计时器一样,今天的 GPS 也依赖精确的时间。一个纳秒——十亿分之一秒——对应着 GPS 错误约为 30 厘米,所以如果误差为一秒钟,距离就会相当大。保持 300000000 年后的约会可能更多是确保你在正确的地方,而不是担心迟到一秒钟。

这些如何帮助 BellClocks 为你提供时间

尽管你可能认为你的手表或时钟不需要那么精确,但通过 BellClocks,你默认获得了这种精确性,无论是数字还是模拟。

我们的时钟通过使用系统时钟来工作,但这通常意味着它使用网络时间协议(NTP)。NTP 使用计算机层级结构来共享世界上最精确的时钟时间。全球有成千上万的计算机作为 NTP 服务器运行,一些由像微软或苹果这样的公司操作,更多的则由像你这样的普通志愿者操作。

通过使用算法来补偿网络延迟,意味着你的计算机能够在几毫秒内准确地显示 UTC 时间。它可能不够准确到运行 GPS 卫星网络的精度,但 BellClocks 的时间绝对足够精确,适合用于你所需要的任何其他用途。

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