Масштабы измерений

время

Время неуловимое, и люди знают, что им его никогда не покорить. Самое большее, на что они могут рассчитывать, это только наилучшим образом использовать время, отведенное каждому из людей. Как измеряется время? Почти все физические величины окружающего мира — длина, объем, масса или энергия — подвергаются нашим измерениям. Исключением является именно время. Ведь невозможно отрезать какой-то промежуток времени, чтобы сравнить его с другим отрезком, взятым в другом месте. Чтобы измерить время, предстоит выбрать из окружающего мира такое явление, которое мы уже умеем измерять, и которое повторяется каждый раз в неизменном виде. Мы измеряем не время как таковое, а лишь его проявления благодаря выбранному нами физическому явлению.

Помимо трудностей, связанных с измерением, есть еще и другая проблема, которая возникает в связи с двусмысленностью того, что измеряется. Большинство изобретенных человеком приборов измеряет промежутки времени, или же продолжительность, то есть понятие, которое указывает на необратимость течения времени и не позволяет устанавливать точную хронологию событий. Измерение времени также предусматривает размещение событий в определенном порядке друг относительно друга, то есть их датировки.

Устанавливать такие хронологии событий нам позволяет применение шкалы времени благодаря периодическому возвращению идентичных ситуаций, поддающихся учету, а именно благодаря разделению времени на отрезки, которые подсказали звездные циклы, смены времен года и фаз луны, чередование дня и ночи.

ХРОНОЛОГИЯ И КАЛЕНДАРЬ

Наблюдение неба, ведомые давно и днем, и ночью, сразу открыли людям сложность движения небесных светил. До полного оборота Земли вокруг Полярной звезды, который длится 24 часа без четырех минут, добавляется медленная походка Солнца через тринадцать зодиакальных созвездий, продолжительность которой составляет год, составленный из 365 с четвертью дней. Вследствие такого движения Солнце ежедневно чуть опережает звезды, поэтому солнечный день насчитывает 24 часа. Со своей стороны, Луна, вращаясь вокруг Земли, ежедневно опаздывает на место в небе, где она была накануне, почти на час и поэтому предстает перед нами в одном и том же месте и в одном и том же виде через 29 с половиной дней.

Похоже, что такие наблюдения, проведенные с большой точностью еще за 18 веков до нашей эры вавилонскими астрономами, помогли им создать лунный календарь, составленный порой из 29, а порой с 30 дней. Предсказание той или другой продолжительности месяца требовало досконального знания зримого движения Солнца и Луны. А египтяне, чей ритм жизни определяли наводнения Нила, облюбовали годовой календарь, состоящий точно из 365 дней, в результате чего календарный «год отставал от солнечного, а следовательно, и сельскохозяйственного года, на один день за четыре года. Итак, календарный год и солнечный год совпадали между собой один раз в 1460 лет!

Почти все цивилизации основали свои календари или на лунном месяце, или на солнечном году, несмотря на то осложнение, что год содержит не одинаковое количество месяцев. Поэтому каждая цивилизация изобрела собственную, более или менее точную и более или менее произвольную систему регулирования — такая система предоставляла религиозной или политической верхушке, которой пользовалась, большую власть. Сейчас такие регулирования уже потеряли характер произвола, однако отголоски его до сих пор сохраняется в разнообразии календарей и культур.

За время, прошедшее после появления первых календарей, их роль не изменилась. С одной стороны, они — гарант циклического повторения определенных событий — природных, как приливы или времена года, или человеческих, как религиозные или общественные праздники. С другой стороны, они делают хронологию, так обозначают каждое событие датой, точным местом в течении времени. Без сомнения, календарь является одним из самых устойчивых и специфичных составляющих любой цивилизации.

ДЕНЬ И НОЧЬ

Потребности ежедневной религиозной и хозяйственной жизни породили необходимость создать что-то вроде шкалы времени или хронологии дня и ночи. Искусные астрономы, египтяне составили каталоги звезд, которые ежедневно появлялись как раз перед восходом Солнца, таким образом, обозначая последний час ночи. Для упрощения они решили предоставлять такую роль одной и той же звезде в течение декады — десяти дней подряд, а потом заменять ее другой звездой — и так в течение года. Они разработали таблицы последовательности появления звезд на небосклоне каждую ночь от сумерек до рассвета. На 365 дней в году приходилось, следовательно, 36 декад. В течение короткой ночи летом можно было наблюдать 12 восхождений таких утренних звезд, поэтому и вся ночь была разделена на 12 «часов». (Разумеется, желательно наблюдать летнее звездное небо на открытом воздухе, а не через решетки на окнах в Киеве или еще как то так).

В течение дня для измерения времени египтяне использовали Солнце, а скорее, тень от колонны, или гномона, что падала на шкалу с отметками. Уже с начала второго тысячелетия до нашей эры такие «солнечные линейки» делили день на 12 часов, что позволяет увенчать египтян лаврами изобретателей 24 часов, хотя эти часы и не были одинаковыми, потому что продолжительность ночи и дня менялась в зависимости от времени года.

Древнейшие солнечные часы были изобретены в Египте, однако, можно быть уверенными в том, что подобные приборы с давних времен существовали и в других цивилизациях, в частности в Китае, в Вавилоне и в доколумбовой Америке. От простой, воткнутой в землю палки и до изящных инструментов, с помощью которых еще в конце 19-го века можно было сверить свои часы по солнечному времени, — так во все времена и цивилизации везде в мире солнечные часы указывали надежное, непреклонное и неприступное для всех время. При условии, конечно, что светит Солнце…

солнечные часы

ПЕРВЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Наряду с этими инструментами для хронологии событий издревле существовали и приборы для измерения продолжительности, то есть отрезков времени, начало которых определяет тот, кто пользуется приборами по собственному желанию. Древнейшие водяные часы датируются 1400 годом до нашей эры. Они выглядят как коническая ваза с отверстием внизу и с горизонтальными отметками внутри. Вазу наполняли водой, и когда та медленно вытекала, уровень воды в сосуде указывал на время, истекшее с момента ее наполнения. В разных цивилизациях существовало множество водяных часов, или же клепсидр.

клепсидра

Еще в эпоху греко-римской античности люди умели создавать инструменты, где движущая сила воды крутила колесики механизмов, которые показывали время и включали звуковые сигналы. Усовершенствовав такие механизмы, арабы продолжили традицию. В 602 году Хиджры (мусульманское летоисчисление) аль-Джазари в одном из трактатов описал конструкцию удивительных инструментов — часов и одновременно астрономических календарей.

Огромные астрономические часы в башне высотой 12 метров, которые пускала в движение вода, были построены в 1094 году Сусонгом в Китае. И от него до наших дней дошел только описание.

ЗНАТЬ ВРЕМЯ

Люди создавали машины для измерения времени, потому что имели такую потребность. В Средневековье подавляющее большинство мирового человечества составляло крестьянство, а для сельскохозяйственного производства хватало тех знаний о времени, которые давало размещения Солнца на небе. Куда более точных знаний требовали религиозные службы, как у мусульман, так и у христиан, где ревностно соблюдали заведенное расписание молитв. Среди тех, кто имел конечную потребность знать время, были также астрономы и астрологи, которые, несмотря на свою малочисленность, во всех странах мира стояли близко к власть имущим.

В мусульманском мире и в краях, где солнечность позволяла пользоваться солнечными и водяными часами, эту потребность в точном времени удовлетворить было легко. И иначе стояли дела в таких регионах, как Северная Европа, где Солнце часто скрывалось за облаками, где зимой короткие дни, где вода от мороза превращалась в лед.

В течение XI-XII веков в европейских городах развивались новые формы жизни, одновременно с расцветом ремесленничества рождались промышленность и банки. Новые области деятельности вызвали потребность в более точных и надежных инструментах измерения времени, чем те, которыми пользовались крестьяне. Так сложились условия для того, чтобы в конце XIII века были изобретены механические часы, пускавшиеся в движение с помощью весов и маятника. Появление таких инструментов расценивается как выдающееся событие в развитии науки и техники.

часы

Древнейшие механические часы не отличались точностью и надежностью, однако введенный ими метод измерения времени, который не зависел от небесных светил и капризов природы и был детищем исключительно человеческой изобретательности, потряс устои средневековой жизни и заложил первый камень в фундамент современной технико-промышленной цивилизации.

В течение XIII-XX веков в ответ на все более настойчивый спрос производство часов всесторонне совершенствовалось, они становились все более точными, надежными, меньшими и дешевыми. Если на изготовление первых часов тратился год работы, если они запросто давали погрешность на час вперед или назад в течение суток, если они служили хозяину только каких-то десять лет, то лучшие морские фонометры, сделанные в XIX веке, имели точность до десятой доли секунды в течение дня и даже теперь, отсчитав за сотню лет, идут так же безупречно.

К позапрошлому веку люди путешествовали редко и без спешки. Каждый город или деревня жили по своему времени, то есть по солнечным часам, точнее волчку. Перемены наступили после появления железной дороги и телеграфа, постепенно соединившего все города мира в единую сеть коммуникаций, в результате чего возникла необходимость в создании согласованной, целостной системы времени.

часы

В 1885 году было предложено международную систему часовых поясов, по которой часы в каждом поясе отличаются друг от друга, в то время как минуты и секунды синхронизируются с универсальным временем, то есть с солнечным временем Гринвичского меридиана. За тридцать лет к такой системе присоединился весь мир. Сначала синхронизацию обеспечивал телеграф, ныне — искусственные спутники — с точностью до тысячной доли секунды.

От XVII века все механические часы шли благодаря колебаниям маятника от весов или пружины. До XX века о других колебаниях просто не знали. Однако начиная с 1928 года, после открытия свойств некоторых минералов, где механические колебания сопровождались электрическими колебаниями, стало возможным заменить старые маятники должным образом обработанными кварцевыми кристаллами.

Первые кварцевые часы были неуклюжими и неточными. И через 60 лет, благодаря развитию электроники, люди научились создавать дешевые часы, способные показывать время точнее совершенных механических часов в обсерваториях. Так вдруг точное время стало доступным для всех. Хотя бы где мы были, во всем мире мы имеем одно и то же время.

Даже сама Земля, период обращения которой является абсолютным эталоном времени, оказалась небезупречной, когда в физических лабораториях открыли новый, куда более точный маятник, а именно — атом, в частности атом цезия-133, который стал основой нового эталона времени. Лучшие атомные часы позволяют экономить время с точностью до секунды за миллион лет, однако и это еще не удовлетворяет требованиям ученых…

Время — это не только какая-то абстрактная схема или расписание для нашей деятельности, по которым осуществляется контроль в масштабах мира и которое предстает перед нами в миллиардах часов вокруг нас. Оно включает в себя также биоритмы, внутренние импульсы без маятников и стрелок, ему повинуются все человеческие существа. Некоторые из них длятся несколько тысячных секунды, некоторые исчисляются многими годами. Большинство биоритмов синхронизируется с движением светил в течении суток, месяца или года.

В течении нескольких веков человек расширил границы пространства — как вовне, к неизмеримо большом, так и внутрь, к неизмеримо малым. Мы достигли этого и в отношении шкалы времени. Теперь мы можем измерить как 15 миллиардов лет жизни Вселенной, так и фемтосекунду, равную тысячной доле миллиардной доли секунды.

И все же это не изменило ни ритма ходьбы, ни ритма пульса, ни продолжительности жизни человека. Время жизни не меняется. Даже когда какие-то часы кажутся кому-то короче или длиннее других, время для всех одинаково, оно не принадлежит никому.

Автор: Жан Матрикон.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>

Яндекс.Метрика

UA TOP Bloggers