Πώς η μέτρηση του χρόνου διαμόρφωσε την ιστορία
Οι άνθρωποι έχουν παρακολουθήσει τον χρόνο με τον ένα ή τον άλλο τρόπο σε κάθε πολιτισμό για τον οποίο έχουμε αρχεία, γράφει ο φυσικός Chad Orzel. Στο νέο του βιβλίο A Brief History of Timekeeping (BenBella Books, 2022), ο Orzel εξιστορεί τις νεολιθικές προσπάθειες πρόβλεψης ηλιοστασίου και άλλων αστρονομικών γεγονότων, τα πιο πρόσφατα ατομικά ρολόγια που κρατούν τον χρόνο σε όλο και πιο ακριβείς δεκαδικούς και ό,τι ενδιάμεσα. Περιγράφει την εξέλιξη των ρολογιών, από ρολόγια νερού που χρονομέτρησαν τα διαστήματα κατά πόσο χρόνο χρειαζόταν το νερό για να ρέει από ένα δοχείο έως κλεψύδρες γεμάτες με άμμο μέχρι τα πρώτα μηχανικά και εκκρεμή ρολόγια στη σύγχρονη εποχή μας. Κάθε επεισόδιο είναι γεμάτο με ενδιαφέρουσα φυσική και μηχανική, καθώς και μια ματιά στο πώς οι διαφορετικοί τρόποι διατήρησης του χρόνου επηρέασαν τον τρόπο με τον οποίο οι άνθρωποι ζούσαν τη ζωή τους σε διάφορα σημεία και μέρη της ιστορίας.
Scientific American μίλησε στον Orzel για τα πιο όμορφα ρολόγια στην ιστορία, τα πιο περίπλοκα ημερολογιακά συστήματα και γιατί πρέπει ακόμα να βελτιώσουμε τα καλύτερα ρολόγια του σήμερα.
[Ακολουθεί μια επεξεργασμένη μεταγραφή της συνέντευξης .]
Πώς άλλαξε την ιστορία η εμφάνιση των ρολογιών;
Υπάρχει ένας ενδιαφέρον εκδημοκρατισμός του χρόνου καθώς προχωράτε. Τα πιο αρχαία μνημεία είναι πράγματα όπως το Newgrange στην Ιρλανδία. Είναι αυτός ο τεράστιος τεχνητός λόφος με πέρασμα από το κέντρο. Μια φορά το χρόνο το φως του ήλιου φτάνει σε αυτόν τον κεντρικό θάλαμο και αυτό σας λέει ότι είναι το χειμερινό ηλιοστάσιο. Έχω πάει εκεί και μπορείτε να βάλετε 10 έως 12 άτομα εκεί, ίσως. Αυτό είναι κάτι ελίτ όπου μόνο λίγοι άνθρωποι έχουν πρόσβαση σε αυτές τις πληροφορίες. Καθώς αρχίζετε να αποκτάτε πράγματα όπως ρολόγια νερού, αυτό είναι κάτι που μπορούν να χρησιμοποιήσουν μεμονωμένοι άνθρωποι για να χρονομετρήσουν τα πράγματα. Δεν είναι υπερακριβείς, αλλά αυτό το κάνει πιο προσιτό. Τα μηχανικά ρολόγια το κάνουν ακόμα καλύτερο, και μετά παίρνετε δημόσια ρολόγια—ρολόγια σε πύργους εκκλησιών με καμπάνες που χτυπούν τις ώρες. Όλοι αρχίζουν να έχουν πρόσβαση στον χρόνο. Τα μηχανικά ρολόγια αρχίζουν να γίνονται αρκετά ακριβή και αρκετά φθηνά από τη δεκαετία του 1890. Κοστίζουν περίπου ένα μεροκάματο. Ξαφνικά όλοι έχουν πρόσβαση σε ακριβή χρονομέτρηση όλη την ώρα, και αυτή είναι μια πραγματικά ενδιαφέρουσα αλλαγή.
Είναι δύσκολο να παρακολουθήσετε την εμφάνιση διαφορετικών ειδών ρολογιών;
Όταν οι άνθρωποι γράφουν για ρολόγια στην ιστορία, χρησιμοποιούν την ίδια λέξη για ένα σωρό διαφορετικά πράγματα. Υπάρχει ένα διάσημο παράδειγμα:υπήρχε μια φωτιά σε ένα συγκεκριμένο μοναστήρι, και το αρχείο λέει ότι κάποιοι από τους αδελφούς έτρεξαν στο πηγάδι και κάποιοι έτρεξαν στο ρολόι. Αυτό σας λέει ότι ήταν ένα ρολόι νερού γιατί πάνε εκεί για να γεμίσουν κουβάδες για να σβήσουν τη φωτιά. Υπάρχει μια άλλη αναφορά που λέει ότι ένα ρολόι εγκαταστάθηκε πάνω από την οθόνη μιας εκκλησίας. Αν είναι 50 πόδια στον αέρα, αυτό μάλλον δεν ήταν ένα ρολόι νερού αλλά ένα μηχανικό ρολόι γιατί κανείς δεν θα έφτιαχνε μια συσκευή όπου πρέπει να πάτε εκεί και να τη γεμίσετε με νερό.
Ποιο είναι το αγαπημένο σας ρολόι από την ιστορία;
Μου αρέσει πολύ αυτό το κινέζικο ρολόι πύργου. Χτίστηκε περίπου το 1100 μ.Χ. από έναν αξιωματούχο της αυλής, τον Σου Σονγκ. Είναι ένα ρολόι νερού, που βασίζεται σε μια σταθερή ροή νερού, αλλά είναι μια μηχανική συσκευή. Είναι αυτός ο γιγάντιος τροχός που έχει κουβάδες στην άκρη των βραχιόνων και ο κάδος είναι τοποθετημένος κάτω από αυτήν την πηγή νερού σταθερής ροής. Όταν γεμίσει πέρα από ένα συγκεκριμένο σημείο, ο κάδος γέρνει και αυτό απελευθερώνει έναν μηχανισμό που επιτρέπει στον τροχό να περιστρέφεται. Ο τροχός γυρίζει και φέρνει ένα νέο κουβά που αρχίζει να γεμίζει. Η ρύθμιση χρονισμού παρέχεται πραγματικά από το νερό, το οποίο παρέχει επίσης την κινητήρια δύναμη. Το βάρος του νερού είναι αυτό που γυρίζει τον τροχό. Είναι αυτό το παράξενο υβρίδιο ανάμεσα σε ένα παλιό ρολόι νερού και τα μηχανικά ρολόγια που θα αναπτυσσόταν στην Ευρώπη έναν ή δύο αιώνες αργότερα. Είναι ένα εκπληκτικά περίπλοκο σύστημα, ένα μνημειώδες πράγμα που λειτούργησε απίστευτα καλά. Αλλά δεν κράτησε πολύ - έτρεξε για περίπου 20 χρόνια. Βρισκόταν σε μια πρωτεύουσα μιας συγκεκριμένης δυναστείας, η οποία έπεσε και οι διάδοχοι δεν μπόρεσαν να το κάνουν να λειτουργήσει.
Είναι ένα ωραίο επεισόδιο στην ιστορία. Η προέλευση αυτού είναι ότι ο Σου Σονγκ στάλθηκε για να δώσει χαιρετισμούς για το χειμερινό ηλιοστάσιο σε ένα γειτονικό βασίλειο. Αλλά το ημερολόγιο ήταν κλειστό κατά μια μέρα. Έφτασε εκεί και έδωσε τον χαιρετισμό του τη λάθος μέρα, κάτι που θα ήταν μια τεράστια αμηχανία. Όταν επέστρεψε, οι ημερολογιογράφοι τιμωρήθηκαν και είπε, "Το διορθώνω αυτό."
Πώς αποκαλύπτει ο τρόπος που μια κοινωνία διατηρεί το χρόνο τι εκτιμά;
Κάθε πολιτισμός για τον οποίο έχουμε αξιοπρεπή αρχεία έχει τον δικό του τρόπο να κρατά χρόνο. Είναι πολύ ενδιαφέρον γιατί υπάρχουν όλες αυτές οι διαφορετικές προσεγγίσεις. Κανένας από τους φυσικούς κύκλους που βλέπετε δεν είναι ανάλογος μεταξύ τους. Ένα έτος δεν είναι ακέραιος αριθμός ημερών και δεν είναι ακέραιος αριθμός κύκλων της σελήνης. Πρέπει λοιπόν να αποφασίσετε τι έχετε προτεραιότητα έναντι τι άλλο. Έχετε συστήματα όπως το ισλαμικό ημερολόγιο, το οποίο είναι αυστηρά σεληνιακό. Καταλήγουν με α ημερολόγιο που είναι 12 σεληνιακούς μήνες, το οποίο είναι σύντομο [σε σύγκριση με περίπου 365 ημέρες σε ένα ηλιακό έτος], επομένως οι ημερομηνίες των εορτών μετακινούνται σε σχέση με τις εποχές.
Το εβραϊκό ημερολόγιο κάνει περίπλοκα πράγματα γιατί θέλουν να κρατήσουν και τα δύο:θέλουν οι διακοπές να συνδέονται με εποχές, επομένως πρέπει να πέφτουν στο σωστό μέρος του έτους, αλλά τις θέλουν επίσης στη σωστή φάση του φεγγαριού.
Το Γρηγοριανό ημερολόγιο διαχωρίζει τη διαφορά:Έχουμε μήνες των οποίων η διάρκεια είναι κατά κάποιο τρόπο με βάση το φεγγάρι, αλλά καθορίζουμε τους μήνες, άρα το ηλιοστάσιο θα είναι πάντα 20, 21 ή 22 Ιουνίου. Δίνουμε προτεραιότητα στη θέση της χρονιάς σε σχέση με τις εποχές πάνω από οτιδήποτε άλλο.
Τότε έχετε τους Μάγια να κάνουν κάτι εντελώς διαφορετικό. Το ημερολόγιό τους περιλαμβάνει αυτό το διάστημα των 260 ημερών και κανείς δεν είναι απολύτως σίγουρος γιατί οι 260 ημέρες ήταν τόσο σημαντικές.
Πόσο ακριβή είναι τα ρολόγια σήμερα;
Η επίσημη ώρα τώρα βασίζεται στο καίσιο:ένα δευτερόλεπτο είναι 9.192.631.770 ταλαντώσεις του φωτός που εκπέμπεται καθώς το καίσιο κινείται μεταξύ δύο συγκεκριμένων καταστάσεων.
Δεν μπορώ να πιστέψω ότι το ξέρεις από πάνω σου!
Το έχω διδάξει πολλές φορές [γέλια ].
Ο χρόνος ορίζεται με βάση τα άτομα καισίου, επομένως τα καλύτερα ρολόγια στον κόσμο είναι τα ρολόγια καισίου. Τα ρολόγια καισίου είναι καλό στο 10. Αν λέει ένα δευτερόλεπτο, υπάρχουν 15 μηδενικά μετά την υποδιαστολή πριν φτάσετε στο πρώτο αβέβαιο ψηφίο. Υπάρχουν πειραματικά ρολόγια που είναι δύο, ίσως και τρεις, τάξεις μεγέθους καλύτερα από αυτό. Δεν είναι επίσημα ρολόγια. Μετρούν μια συχνότητα και τη μετρούν με μεγαλύτερη ακρίβεια από τα καλύτερα ρολόγια καισίου.
Αυτά είναι αρκετά καλά ώστε ένα ρολόι ιόντων αλουμινίου έκανε μια δοκιμή σχετικότητας. [Οι ερευνητές] κράτησαν το ιόν σταθερό στο ένα, και στο άλλο, τινάχτηκαν πέρα δώθε, και μπορούσαν να δουν ότι αυτό που κινούνταν χτυπούσε λίγο πιο αργά. Έπειτα κράτησαν το ένα στη θέση τους και μετακινήθηκαν ένα περίπου ένα πόδι ψηλότερα, και μπορούσαν να δουν ότι αυτός που βρισκόταν σε υψηλότερο υψόμετρο χτυπούσε πιο γρήγορα. Συμφωνούσαν απόλυτα με τη σχετικότητα.
Υπάρχει όριο στην ακρίβεια των ρολογιών;
Υπάρχει ένα όριο με την έννοια ότι υπάρχουν πολλά πράγματα που επηρεάζουν την ακρίβεια. Η γενική θεωρία του Αϊνστάιν σχετικά σας λέει ότι όσο πιο κοντά βρίσκεστε σε μια μεγάλη μάζα, τόσο πιο αργά θα χτυπά το ρολόι σας. Σε κάποιο σημείο, είστε ευαίσθητοι στη βαρυτική έλξη των μεταπτυχιακών φοιτητών που εισέρχονται και εξέρχονται από το εργαστήριο. Σε αυτό το σημείο, γίνεται ανέφικτο.
Αυτό είναι ήδη ένα ζήτημα γιατί η ατομική ώρα για τον κόσμο είναι μια συναίνεση ατομικών ρολογιών σε όλο τον κόσμο. Εδώ στις ΗΠΑ, υπάρχουν δύο μεγάλα εργαστήρια προδιαγραφών:το ένα είναι το Ναυτικό Παρατηρητήριο στην Ουάσιγκτον DC, γύρω από το επίπεδο της θάλασσας, και το άλλο είναι στο Boulder, Colo., περίπου ένα μίλι ψηλά. Τα ρολόγια καισίου τους χτυπούν με διαφορετικούς ρυθμούς επειδή βρίσκονται σε διαφορετικές αποστάσεις από το κέντρο της γης. Πρέπει να το λάβουν υπόψη. Κάναμε λοιπόν μια άσοφη επιλογή εντοπίζοντας αυτό στο Boulder.
Μετά από όλα όσα γνωρίζετε για τα ρολόγια, πρέπει να ρωτήσω τι είδους ρολόι φοράτε.
Έχω δύο:Το ένα είναι ένα ρολόι χαλαζία — τίποτα το ιδιαίτερο. Πιθανώς να έχω ξοδέψει περισσότερα για να αντικαταστήσω το συγκρότημα πολλές φορές από ό,τι ξόδεψα για το ρολόι. Το άλλο που έχω είναι ένα μηχανικό ρολόι της δεκαετίας του 1960. Είναι ένα Omega, καθαρά μηχανικό ρολόι. Είναι ένα απίστευτα περίπλοκο ρολόι, ένα θαύμα μηχανικής, αλλά μπορώ να πάω σε ένα κατάστημα δολαρίων και να αγοράσω ένα ρολόι που μπορεί να κρατά το χρόνο εξίσου καλά, επειδή ο χαλαζίας είναι τόσο ακριβής.
