基于古代线性计时方式的时间产品设计研究

薛艳敏，姚婕婷，葛畅，余隋怀

（1.西安理工大学，西安 710058；2.西北工业大学，西安 710072）

人类生活与时间有着密切的关联，因而对时间进行测量具有非常重要的意义。早期人类通过对日月循环和四季变换的观察认识到了时间。根据人们对时间认识的不同，逐渐形成了两种时间观念：线性时间观和循环时间观。从古至今，人们为了满足生产工作和日常生活的需要，发明了许多计时器具来测量时间。现代人拥有种类丰富的计时工具，例如腕表、电子钟、智能产品等，这些精确到分秒的现代计时产品绝大多数都是以循环时间感知方式为基础进行设计的，而在中国古代，以线性时间感知主导的计时方式则为数不少。研究表明时间观念的不同很大程度上影响个体思想和行动，本文通过两种时间观对个体行为决策的影响，以线性时间观对个体行为的积极影响为出发点，总结了古代线性计时方式的可视化特征，并以此为基础提炼新的设计灵感，提出线性时间可视化产品设计策略。

1 时间观及其对个体的影响

1.1 线性时间观与循环时间观

时间是一种没有实质形态的概念，个体感知和体验时间是基于历史与文化背景通过实践自发完成的，是人类阐释人生、感知世界的方式。时间本身虽然是客观的，其中却饱含着丰富多样的文化内涵，古希腊人认为时间是循环往复的，而拥有强烈历史意识的基督教文化完全反对循环时间理论，他们认为时间是线性发展的。中国古代思想则兼具两种时间观，不像西方思想那样极端排他，而是和平共处，这些丰富的时间观念正是形成于各民族对时间的不同看法和理解[1]。

线性时间观把时间看作是一条永远不会停止的、单向向前延伸的直线，流逝的时间不会再回转。确切地说，线性时间观认为时间是物质运动和状态变化的连续性反映，把时间看作是过去、现在和未来联结而成的完整系统，时间是由物质固有形态的延续性和物质状态交换无法逆转的一般顺序性这两者的统一所表现的，物质状态更迭的每一个环节都以固定的形态存在，并且一去不复返[2]。

循环时间观则将时间理解成一个圆圈，按照自然变化规律往复循环，周而复始，所有事物都会在运行完一个完整周期之后恢复原状。在信奉循环时间观的人看来，时间是循环重复的，它是不断转身、关注已经发生的事、追求稳固状态和对称性的闭合圆环，是一个不断回到原点的可逆的过程[3]。循环时间观是在人们对每日所见的自然现象（如海水的周期性涨落、四季往复交替、天体的循环运动）的观察过程中，所形成的周期性的时间观念。

1.2 两种时间观对个体思想和行为的影响

时间认识方式的不同使信奉两种时间观的人在作出与未来相关的决策时表现出不一样的行为。通过研究个体情绪发现，信奉循环时间观的人其生活步调与节奏往往呈现出循环重复的状态，虽然这种生活习惯与节奏偶尔会因为外部情绪而破坏，但是经过个体的调解会逐渐恢复原状[4]。此外，另有研究发现，信奉线性时间观的人认为未来总会往好的方向发展，因此不需要在现下进行储蓄[5]。

这些不同的行为倾向反映出信奉不同时间观念的人对未来事物变化的期望大不相同。线性时间观的文化认为历史总是在进步，从过去到未来事物会随着时间的流逝发生巨大的变化。而循环时间观的文化则将时间与自然界中看似反复发生的事件联系在一起，比如日复一日的白天黑夜与四季变换。在对未来事物的期望上，信奉循环时间观的人与信奉线性时间观的人相比没有明显的好与坏的期待。

时间是不可见的，现实生活中在不借助计时工具的帮助下，人们对时间流逝的长短、快慢等变化的感觉与判断称为时间感，又称为时间知觉[6]。时间知觉是影响个体决策的重要因素，余习德等[7]在关于时间流逝注意与时间管理的研究中发现，从时间元认知、生活实践的角度，增强时间流逝意识或有助于时间管控能力，促使个体引发珍惜时间的情绪。此外，其在关于时间流逝感的实验中对多个实验对象进行了问卷调查，结果表明当个体意识到时间流逝得很快时，会更加注重做好当下的事情[8]。由于时间的不可见性，人们需要通过客观计时工具对时间进行主观判断，而计时工具的时间具象化方式在一定程度上影响了个体的时间知觉，也就是个体对时间流逝的感知，从而间接影响着个体的思想和行为。

2 以循环时间意识为主导的现代计时器设计

从古至今，人们为了自身的生存与发展发明了各种各样的计时工具来计量时间。人类最早关于时间的想象来自于天时物候中所蕴藏的独特的周期、规律和秩序，如图1所示的圭表是我国最原始的天文仪器，它的原理是通过对太阳光影的观察来测定时间。将一根棍子直立在有太阳光照射的地方，通过观察地面光影的转动来判断时间，这一简单的物理现象就是后来太阳钟的雏形，随着社会发展的进步，逐渐演化成日晷等计时仪器。

图1 圭表Fig.1 Guibiao

人类最早的时间产品就是以循环时间意识为主导进行设计的，现代计时产品大多沿袭了这种表现形式。随着科学的发展和技术的进步，机械钟表、石英钟表、电子钟表等计时仪器相继进入人们的生活，尽管这些计时仪器背后的技术原理大不相同，但其时间表现形式多为圆形表盘与指针相结合的方式，这与古代计时仪器中的日晷极为相似（见图2）。人类对时间点、线的几何式的看法，实际上是基于把时间定义成无数时间间隔的连续体，并将这个连续体上的元素提取出来进行研究才形成的，这正是钟表的时间显示方式，而钟表所传达的时间信息是人为规定的。时间在人为规定中反应出均匀的、周期性的、可计量的特征，这种时间表现形式满足了工业时代的要求。

图2 日晷与现代钟表、手表Fig.2 Sundials and modern clocks and watches

这种精确、均匀的周期是人类对时间的想象，人们对时间的计量越来越精确，也越来越趋近稳定的周期现象，流逝的时间被限定在刻度精确的圆形表盘上，指针匀速稳定的转动使时间似乎由单向向前行进变成了不断往复循环的机械式运动，最终变成仅仅用来表示当下时刻的绝对数字[9]。这样的计时方式无形中削弱了人们对时间流逝的感知，就像“明日复明日，明日何其多”中所描述的那样，每一日都变成了相同的24小时，这种淡薄的时间知觉无形中加剧了人们的拖延心理。

3 古代计时方式中的线性时间可视化

除了汲取天象物候的灵感而创造出的循环计时方式之外，充满智慧的古代人从某些物体运动的物理变化和物质的化学变化中也获得启发，制造出了基于线性时间流逝方向的计时方式，这些方式具象化地表现了时间的流逝。

3.1 时间箭头与线性时间可视化

“时间”在现代自然科学中被认为是一个很重要的概念，关于“时间箭头”到底是否存在，也就是时间的流逝是否有确定单一的方向这个问题，一直是各种自然科学理论中的根本性问题。时间是有固定方向的，它总是从过去向未来流动。

19世纪50年代，通过复杂的数学运算和观念凝练，克劳修斯基于卡诺原理阐述了更加普遍的不可逆性原理，也就是热力学第二定律。克劳修斯提出从低热量物体到高热量物体没有自发的热量传输。后来，克劳修斯引入了一个全新的概念——熵，它表示的是系统热含量与其绝对温度之比，从而证明了一个孤立系统的熵永远不会自动减少。这个原理表明了能量的集中耗散、有效无效、高值低值呈现出不可逆的变化，从而显示了“时间箭头”的存在[10]。当代最著名的天体物理学家霍金（S.W.Haw king）认为时间箭头能明确地区分过去和未来，使时间有了确定的方向。他提出了三种时间箭头，第一种就是热力学时间箭头，指的是物体在这个时间方向上的无序度或熵增加[11]。中国古代的线性计时方式可以说是由热力学时间箭头这一科学原理而实现线性时间可视化的。

3.2 “一盏茶”时间与“一炷香”时间

中国古代文学作品中常常出现“一盏茶”时间这样的表述，古人所说的一盏茶时间，指的是一杯茶从冲泡开始到一饮而尽，其实就是茶水凉到可以入口的程度所用的时间，夏季约为15分钟，冬季则更短。

同样经常出现在古代文学作品中的“一炷香”时间（线香从点燃到完全烧成灰烬的时间，约为一小时）也是热力学时间的一种表现方式。在我国关于用香计时的记载最早在六朝时就出现了，南北朝诗人庾肩吾的诗作《奉和春夜应令》中就有“烧香知夜漏，刻烛验更筹”这样的句子[12]。在空气稳定的情况下，质量相等的香燃烧时间基本一致，这时燃香就能用来表示时间。智慧的古代人还在香上刻上刻度，用来计算时辰及五更，这样的香称之为更香。为了便于不断地、均匀地燃烧，更香大多制作得比较长，并且被旋转成盘状或压制成多种图案，例如“囍”“福”“寿”等在中国传统文化中蕴含美好寓意的字样，这种香被称为香篆钟，如图3所示，是两款不同字型、不同时刻的香篆钟。如果将金属小球用线悬挂在香盘上特定时刻的位置，并将一个金属盘放置在香篆下方，当线香燃烧到固定点时，小球就会掉落到金属盘上，发出声响向人们报时，这与现代闹钟的功能相类似，因此被称为“火闹钟”。如图4所示的“龙舟香漏”就是如此，除了计时功能之外，它还具备定时闹钟的功能。

图3 香篆钟Fig.3 Xiangzhuan clock

图4 龙舟香漏Fig.4 Dragon boat incense leak

3.3 水时计漏刻

除了上述两种线性计时方式外，中国古代使用历史最悠久、最重要的计时工具——漏刻同样是一种线性计时方式。考古研究发现，在大约一万年前的新石器时代，我国许多地区就已经能制作陶器。用来盛水的陶器在使用时出现了因残损而漏水的情况，而时间长短与漏水的多少有着对应关系，以此为开端人们发明了用水来计时的漏刻，并不断改良使这种计时方式越来越精确。

最早的漏刻形式较为简单，多为一只底部开有小口的壶，使用时在壶中灌满水，壶中的水会从小口自由流淌，规定一壶水流干为一单位时间，壶水能够不断灌满循环使用。这种漏壶只适用于不需要精确计时的场合。为了更准确地计时，人们将时间标记刻画在漏壶的壶壁上，当壶中水平面下降到某一刻度时，就能大致读出对应时刻。然而，这种方式在读取时较为困难，后续又进行了改进，人们在木棍或竹条上刻上时间刻度，将其竖直插进壶中，通过观测水壶中木棍或竹条被水平面淹没位置的刻度来读取时间，称之为淹箭法[13]。

经过大量实践，人们发现由于水对木棍或竹条有附着力，要准确读取水面淹没的刻度并不方便，因此又发明了沉箭法。人们将箭舟（竹片或木片）放入水中，箭舟会因为浮力浮在水面上，箭舟上方竖起一支箭尺（用竹或木制成的尺子），并在上面加一个有孔的盖子，使箭从孔中穿过，随水面的下降而不断降低。人们通过察看壶盖遮挡到的刻度线，就能很方便地读出时间。如图5所示的西汉“千章铜漏”就是典型的单壶泄水型沉箭漏。

图5 西汉“千章铜漏”Fig.5 "Qianzhang Copper leakage" in the Western Han Dynasty

3.4 两种计时方式的比较

在上文中对两种时间观念以及相对应的计时方式进行了研究，可以发现两种时间观在其哲学定义、科学内涵、历史典故以及由其主导的计时器表现形式上都有着明显的区别，而这些计时方式所引发的时间知觉意识带来的心理效应对人的行为也有着不同的影响，见表1。

表1 循环计时与线性计时对比Tab.1 Comparison between cyclic timing and linear timing

4 线性时间可视化产品设计策略

时间产品是时间信息的承载物，线性时间产品的设计目的是使用户能够直观感知到时间的流逝，从而引发其珍惜时间的心理，本文从线性时间信息可视化表达以及时间产品的基本构成要素两个方面提出设计策略。

4.1 时间流逝感的具象化表达

4.1.1 时间信息载体的单向、均匀以及连续性

线性时间是客观的时间，具有单向向前、匀速、连续的特点。客观时间不会因人类的定义而改变，事物的自然变化所表现出的时间流逝状态才更加符合时间的实质状态，线性时间信息的表达正是基于这种理解还原真实时间的。通过对古代线性计时方式的研究，可以发现客观时间流逝的具象化方式大多是在人们对生活中自然现象的观察中演化创造出来的，这些自然现象的发生揭示了能量耗散的基本原理，反映出不可逆转、均匀、连续的物质变化状态，例如燃烧产生的物质损耗、水流在重力作用下产生的流动轨迹、植物生长凋零的变化、风化侵蚀痕迹、金属在空气中随时间流逝发生的氧化反应等。因此，在进行线性时间表达产品设计时，可以通过人为制造物质的能量耗散现象来表现时间的流逝，并且在选择线性时间信息载体时要符合客观时间的本质内涵，还原时间信息的客观状态，使时间产品呈现当下时间信息的方式满足均匀连续向前的特点。

如图6所示，是笔者以上述策略为依据设计的一款线性时间可视化产品，目标人群为在校大学生以及年轻白领群体，目的在于强化个体对时间流逝感的知觉意识，增强时间观念并改善拖延状况。该设计将碎纸机的原理和形式融入，时间产品中，上半部分为由时间显示区域与日历卡片放置位置组成，下半部分半透明容器为纸屑收纳盒，每一张日历卡片代表一天二十四小时，随着时间流逝日历卡片逐渐被粉碎成纸屑落入下方收纳盒中，这种方式符合前文所述中通过技术手段模拟单向、均匀且连续的时间信息表现方式，基本符合人们对时间流逝的主观认知。

图6 线性时间可视化产品创新设计Fig.6 Innovation design of linear-time visualization products

4.1.2 可唤起强烈的关于时间失去的情绪体验

产品应该以用户为核心，时间与人的生活紧密联系，时间产品不仅仅是一个表示时刻的工具，其所内涵的时间意识能够显著影响用户的行为，个体通过观察时钟或日历来判断时间流逝的快慢。时间不会随个体的想法和意志改变，但个体对时间流逝的表现却饱含主观情绪与知觉主动性，这在西方哲学中被划分为自我时间与世界时间。本研究的目的是通过增强时间流逝意识的方式来提醒用户珍惜时间，因此，在设计时间产品时要尽可能表现出时间失去的情绪体验，使用户在与产品产生互动的瞬间就能感知时间不断消逝的过程。例如，前文中笔者设计的线性时间产品，流逝的时间就像不断粉碎的纸屑，能够引起用户强烈的时间失去的情绪。

为了强化时间流逝意识，在设计时可以将自然现象元素转化为产品，可以直接选择随时间产生快速且相对均匀变化的物质现象作为线性时间产品的信息载体，例如香烛燃烧产生的物质损耗、水流造成的水位变化等，除此之外还可以通过技术手段模拟经过大量时间才能反映出明显变化的自然现象或短时间变化明显但非匀速的物质线性运动，例如植物随时间流逝产生的生长变化或墨水滴入清水后随时间产生的扩散现象，前者需要大量的时间，后者变化快但非匀速。

4.2 时间产品的基本构成要素

“计时方式”可以理解为联系时间产品和用户的认知“界面”，从古至今时间产品的造型设计一直非常考究，在一定程度上反映了各时代、各民族的审美情趣与价值取向，除了理性地传达时间刻度外，时间产品还应反映出个体的时间观与情绪感觉，除了其技术原理外，造型语言与文化内涵也是设计需要着重考量的要素。

4.2.1 时间信息的知觉媒介选择

在人因学设计领域，呈现信息的介质被称为显示装置，它指的是呈现信息的任意方式，包括了视觉、听觉、触觉、嗅觉以及味觉[14]。因为外界刺激感官使时间信息得以被大脑接受，所以时间信息载体的种类也是由感觉器官所决定的。线性时间表现方式的基本原理是通过事物随时间流逝所产生的变化来表达时间，而这种变化正是通过感觉器官传达给人的，一盏热茶放凉的时间利用了触觉介质，水位由高到低变化的时间则是利用了视觉介质。理解了信息传播的介质就能自由选择相符合的载体，采用在旧有造型的基础上增加新的功能、替换材料、改变表现形式等方法进行新产品的设计。

在对时间的认识过程中，除了直接经验之外，必然会受到环境带来的间接经验的影响。为了尽可能避免人在接收时间信息时受到环境干扰而发生知觉的错误判断，以及降低其学习成本，在进行线性时间感知产品设计时需要遵循原型理论。原型指的是对于特定事物的形式或类别，个体在以往经验中形成的固有认知印象，人们能够借助原型作出快速判断，唤起直接的、强烈的情绪体验[15]。就像带有指针的圆形表盘的视觉形式已经深入人心，人们只需通过很短的时间就可以判断这是一种时间产品，在设计线性时间产品时也要尽可能利用熟悉的原型，避免知觉误判。如前文中笔者的设计就在日历卡片上设置了0到24这一大众所熟知的时间刻度，从而使用户明晰这是一件时间产品（见图7）。

图7 0到24时间刻度Fig.7 Time scale (0 to 24)

4.2.2 时间产品的情感化造型设计

线性时间产品区别于一般钟表的是其与用户在心理层面产生的情感共鸣，因此其造型设计也应该考虑情感因素，而产品的情感化表现是其形态、色彩、材质等多方面造型要素共同作用的结果[16]。

产品形态是产品造型设计最基本的要素，由于线性时间信息的内涵多为自然现象，在设计产品形态时可以采用具象形态抽象简化的方法，将可见的自然形态、人为形态提取出来，根据产品需求进行形态的抽象简化与分割组合[17]。具象形态的抽象简化要去粗取精，保留独特的造型语言并将其抽象化成简单的几何图形，形态的分割组合则要根据功能需求在简化几何形态的基础上进行多种不同组合的尝试。

色彩具有丰富的情感内涵，同时是视觉上最直观的表达方式，因此能在产品设计时与受众产生强烈共鸣，以科学方法对古代计时方式或其他相关传统器物的各类色彩元素进行提取，自由搭配组合不同色块，利用色彩所独有的情感倾向和精神内涵来体现计时文化特征。为了准确反映设计所要表现的不同时代、不同地区的文化特征，色彩的搭配必须遵循一定规律。

载体是产品的骨骼，而材质是载体的血肉，将不同属性的各类材料与富含多种文化特色的传统工艺或基于工业科学技术手段的现代工艺结合起来，以线性计时产品的功能需求为基础，通过多种材质搭配组合进行设计，在保留产品材料独特性的同时重塑其使用功能。例如古代最重要的计时仪器之一的漏刻，其所涉及的材料主要有陶、铜、玉、玻璃等，不同的材质会影响漏刻的水位、流管、温度、水质等因素。

4.2.3 旧形式的可持续设计合理化

近年来世界人口数量仍在持续增长，使世界能源危机加剧，设计师在设计产品时应当关注如何减轻对自然资源的过度开采和对环境的破坏。

古代线性计时器由于其所基于的能量耗散原理，不可避免地产生了一些资源浪费，例如通过燃烧进行计时的香漏，在制造和使用时并不符合当今可持续设计的原则，设计师在设计时应利用当下新科技、新材料，减少废物的制造，实现废物回收利用，在实现功能的同时，实现产品的可持续性。同样以前文中笔者设计的计时器为例，其中所需的日历卡片就是由废弃纸回收后重新加工制成的再生纸（见图8）。现代人快节奏的生活环境和庞大的信息流使人们所用的产品更迭迅速，人们对时尚潮流的追求造成了资源浪费，也增加了环保压力。因此，在设计产品时应遵循3R原则，节约不可再生资源，在满足生活实用性的同时尊重自然环境，付诸行动以实现代际公平。

图8 再生纸日历卡片Fig.8 Calendar card using recycled paper

5 结语

个体对时间流逝感的知觉使其更清晰地意识到时间的流逝，更注重完成好当下的事情，从而改善拖延习惯提升工作效率。古代利用事物随时间运动变化的方式进行计时，更接近自然时间的本质。本文提出以古代线性计时方式为基础进行线性时间感知产品设计，应当从线性时间信息可视化表达以及时间产品构成基本要素两个方面进行考虑，线性时间信息的可视化策略包含时间信息载体的单向、均匀以及连续性表达以及能够唤起强烈的关于时间失去的情绪体验，时间产品设计还需综合考虑时间信息的知觉媒介选择、时间产品的情感化造型设计以及旧形式的可持续设计合理化等因素，为设计出功能性和文化性兼具的时间产品提供了有价值的参考。