Măsurarea timpului

Timpul este progresul indefinit continuu al existenței și al evenimentelor care apar în succesiune aparent ireversibilă din trecut, prin prezent și spre viitor. Timpul este o cantitate componentă a diferitelor măsurători utilizate pentru a secvenția evenimente, pentru a compara durata evenimentelor sau intervalele dintre acestea și pentru a cuantifica ratele de schimbare a cantităților în realitatea materială sau în experiența conștientă. Timpul este adesea numit a patra dimensiune, împreună cu trei dimensiuni spațiale.

Timpul a fost mult timp un subiect important de studiu în religie, filosofie și știință, dar definirea acestuia într-un mod aplicabil tuturor domeniilor fără circularitate a fost evitat, în mod constant, de savanți. Cu toate acestea, diverse domenii, cum ar fi afacerile, industria, sportul, științele și artele spectacolului, toate încorporează o anumită noțiune de timp în sistemele de măsurare respective.

Două puncte de vedere contrastante despre timp împărtășesc filozofii proeminenți. O viziune este că timpul este o parte a structurii fundamentale a universului – o dimensiune independentă de evenimente, în care evenimentele apar în ordine. Isaac Newton a subscris la această viziune realistă și, prin urmare, este uneori denumit timp newtonian. Viziunea opusă este că timpul nu se referă la nici un fel de „container” prin care evenimentele și obiectele „trec”, nici la nicio entitate care „curge”, ci că este în schimb o parte a unei structuri intelectuale fundamentale (împreună cu spațiul și numărul), în cadrul căruia oamenii urmăresc și compară evenimentele. Această a doua viziune, în tradiția lui Gottfried Leibniz și a lui Immanuel Kant, susține că timpul nu este nici un eveniment, nici un lucru și, prin urmare, nu este el însuși măsurabil și nici nu se poate călători prin el.

Timpul în fizică este definit în mod clar ca fiind „ceea ce citește un ceas”. Timpul este una dintre cele șapte cantități fizice fundamentale atât în ​​Sistemul Internațional de Unități, cât și în Sistemul Internațional al Cantităților. Timpul este folosit pentru a defini alte cantități – cum ar fi viteza – deci definind timpul în termenii unor astfel de cantități ar duce la circularitatea definiției. O definiție operațională a timpului, în care se spune că observarea unui anumit număr de repetări a unuia sau a altui eveniment ciclic standard (cum ar fi trecerea unui pendul cu oscilație liberă) constituie o unitate standard, precum secunda, este foarte utilă în comportamentul atât a experimentelor avansate, cât și a afacerilor cotidiene ale vieții. Definiția operațională lasă deoparte întrebarea dacă există ceva numit timp, în afară de activitatea de numărare menționată, care curge și care poate fi măsurată. Investigațiile unui singur continuum numit spațiu-timp aduc întrebări despre spațiu în întrebări despre timp, întrebări care își au rădăcinile în lucrările ucenicilor timpurii ai filosofiei naturale.

Măsurarea temporală a preocupat oameni de știință și tehnologi și a reprezentat o primă motivație în navigație și astronomie. Evenimentele periodice și mișcările periodice au servit mult timp ca standarde pentru unitățile de timp. Exemplele includ mișcarea aparentă a soarelui pe cer, fazele lunii, balansul unui pendul și bătăile inimii. În prezent, unitatea internațională de timp, secunda, este definită prin măsurarea frecvenței de tranziție electronică a atomilor de cesiu. Timpul este, de asemenea, de importanță socială semnificativă, având valoare economică („timpul este bani”), precum și valoare personală, datorită conștientizării timpului limitat în fiecare zi și a vieții umane.

Măsurarea timpului și istoria sa

În general, metodele de măsurare temporală, sau cronometria, au două forme distincte: calendarul, un instrument matematic pentru organizarea intervalelor de timp, și ceasul, un mecanism fizic care măsoară trecerea timpului. În viața de zi cu zi, ceasul este consultat pentru perioade mai puțin de o zi, în timp ce calendarul este consultat pentru perioade mai lungi de o zi. Din ce în ce mai mult, dispozitivele electronice personale afișează simultan calendarele și ceasurile. Numărul (ca cel de pe un ceas sau calendar) care marchează apariția unui eveniment specificat în ceea ce privește ora sau data este obținut prin numărarea dintr-o epocă fiduciară – un punct central de referință.

Istoria calendarului

Artefactele din paleolitic sugerează că luna a fost folosită pentru a calcula timpul încă din urmă cu 6.000 de ani. Calendarele lunare au fost printre primele care apar, de 12 sau 13 luni lunare (354 sau 384 de zile). Fără intercalarea pentru a adăuga zile sau luni la unii ani, anotimpurile se derulează într-un calendar bazat exclusiv pe douăsprezece luni lunare. Calendarele lunisolare au o a treisprezecea lună adăugată la câțiva ani pentru a compensa diferența dintre un an întreg (care acum cunoscut că este de aproximativ 365,24 zile) și un an de doar douăsprezece luni lunare. Numerele douăsprezece și treisprezece au ajuns să fie prezente în multe culturi, cel puțin parțial datorită acestei relații de luni dintr-un an. Alte forme de calendare originare au apărut în Mesoamerica, în special în civilizația antică Maya. Aceste calendare erau bazate pe criterii religioase și astronomice, cu 18 luni într-un an și 20 de zile într-o lună, plus cinci zile epagomenale la sfârșitul anului.

Reformele lui Iulius Cezar în anul 45 î.e.n. au pus lumea romană pe un calendar solar. Acest calendar iulian a fost defect prin faptul că intercalările sale au permis încă un decalaj al solstițiilor astronomice și echinocțiul cu un avans al acestora de aproximativ 11 minute pe an. Papa Grigorie al XIII-lea a introdus o corecție în 1582; calendarul gregorian a fost adoptat lent de diferite națiuni pe o perioadă de secole, dar este acum, de departe, cel mai frecvent utilizat calendar din întreaga lume.

În timpul Revoluției Franceze, un nou ceas și un nou calendar au fost inventate în încercarea de a decreștiniza timpul și a crea un sistem mai rațional pentru a înlocui calendarul gregorian. Zilele Calendarului Republican francez au constat în zece ore ale unei sute de minute de o sută de secunde, ceea ce a marcat o abatere de la sistemul duodecimal cu baza 12, folosit în multe alte dispozitive de către multe culturi. Sistemul a fost ulterior desființat în 1806.

Istoricul dispozitivelor de măsurare a timpului

(Ceas solar orizontal în Taganrog)

O mare varietate de dispozitive au fost inventate pentru a măsura timpul. Studiul acestor dispozitive se numește horologie.

Un dispozitiv egiptean care datează din secolul 1500 î.e.n., asemănător ca formă cu litera T, măsura trecerea timpului prin umbra lăsată de bara transversală pe o riglă neliniară. T era orientat către est dimineața. La prânz, dispozitivul era rotit pentru a se orienta pentru umbra de seară.

Un ceas solar folosește un gnomon pentru a arunca o umbră pe un set de marcaje calibrate la oră. Poziția umbrei marchează ora în timpul local. Ideea de a separa ziua în părți mai mici este creditată egiptenilor din cauza ceasurilor lor solare, care funcționau pe un sistem duodecimal. Importanța numărului 12 se datorează numărului de cicluri lunare într-un an și numărului de stele folosite pentru a număra trecerea nopții.

Cel mai precis dispozitiv de ceasornic al lumii antice a fost ceasul de apă sau clepsidra, dintre care una s-a găsit în mormântul faraonului egiptean Amenhotep I (1525-1504 î.e.n.). Acestea puteau fi folosite pentru măsurarea orelor chiar și pe timpul nopții, dar necesitau întreținerea manuală pentru a umple fluxul de apă. Grecii antice și oamenii din Chaldea (Mesopotamia sud-estică) au păstrat în mod regulat înregistrări de timp ca parte esențială a observațiilor lor astronomice. Inventatorii și inginerii arabi, în particular, au făcut îmbunătățiri privind utilizarea ceasurilor de apă până în Evul Mediu. În secolul al XI-lea, chinezii și inginerii au inventat primele ceasuri mecanice conduse de un mecanism de scăpare cu roată dințată.

(Fluxul de nisip într-o clepsidră poate fi folosit pentru a măsura trecerea timpului. De asemenea, reprezintă în mod concret prezentul ca fiind între trecut și viitor. )

Clepsidrele utilizează fluxul de nisip pentru măsurarea fluxului de timp. Au fost folosite în navigație. Ferdinand Magellan a folosit 18 clepsidre pe fiecare navă pentru călătoria sa pe glob (1522). Bețele și lumânările de tămâie erau, și sunt, folosite în mod obișnuit pentru a măsura timpul în temple și biserici din întreaga lume. Ceasurile de apă, și, mai târziu, ceasurile mecanice, au fost folosite pentru a marca evenimentele abației și mănăstirilor din Evul Mediu. Richard de Wallingford (1292-1336), abate al mănăstirii Sf. Alban, a construit un ceas mecanic ca un planetar astronomic în jurul anului 1330. O mare evoluție în ceasul exact a fost făcută de Galileo Galilei și mai ales de Christiaan Huygens cu invenția pendulului folosit în ceasuri, împreună cu invenția acelor ceasornicului de către Jost Burgi.

(Un ceas cu cuarț contemporan, 2007.)

Ceasurile pot varia de la ceasuri de mână, la cele mai exotice. Acestea pot fi conduse de o varietate de mijloace, inclusiv gravitația, arcuri și diferite forme de putere electrică, și reglate de o varietate de mijloace, cum ar fi un pendul.

Ceasurile cu alarmă au apărut pentru prima dată în Grecia antică în jurul anului 250 î.e.n., cu un ceas de apă care avea un fluier. Această idee a fost ulterior mecanizată de Levi Hutchins și Seth E. Thomas.

Un cronometru este un dispozitiv portabil ce măîsurare a timpului care îndeplinește anumite standarde de precizie. Inițial, termenul a fost folosit pentru a se referi la cronometrul marin, un ceas folosit pentru a determina longitudinea prin intermediul navigației cerești, o precizie realizată în primul rând de John Harrison. Mai recent, termenul a fost aplicat și ceasului cronometru, ceas care respectă standardele de precizie stabilite de agenția elvețiană COSC.

(Ceasurile atomice cu cip, cum ar fi cel prezentat aici din 2004, sunt de așteptat să îmbunătățească foarte mult locația GPS.)

Cele mai exacte dispozitive de ceasornic sunt ceasurile atomice, care au o precizie de secunde în mai multe milioane de ani, și sunt folosite pentru calibrarea altor ceasuri și instrumente de ceasornicărie. Ceasurile atomice utilizează frecvența tranzițiilor electronice în anumiți atomi pentru a măsura secunda. Unul dintre cei mai obișnuiți atomi utilizați este cesiul, cele mai moderne ceasuri atomice folosesc cesiu cu microunde pentru a determina frecvența acestor vibrații electronice. Din 1967, Sistemul Internațional de Măsurare își bazează unitatea de timp, secunda, pe proprietățile atomilor de cesiu. SI definește secunda ca 9.192.631.770 cicluri ale radiației care corespunde tranziției dintre două nivele de energie a spinului electronic a stării de bază a atomului ¹³³Cs.

Astăzi, Sistemul de poziționare globală (GPS), în coordonare cu Network Time Protocol, poate fi utilizat pentru a sincroniza sistemele de ceasornic pe tot globul.

În scrierile filosofice medievale, atomul era o unitate de timp numită cea mai mică diviziune posibilă a timpului.

Începând cu luna mai 2010, cea mai mică incertitudine a intervalului de timp în măsurători directe este de ordinul a 12 attosecunde (1,2 × 10^-17 secunde), aproximativ 3,7 × 10²⁶ timpuri Planck.

Unități de timp

Secunda (s) este unitatea de bază SI. Un minut (min) are o valoare de 60 secunde și o oră are o valoare de 60 de minute. O zi are 24 de ore sau 86.400 secunde.