Cum au învățat oamenii să măsoare timpul?
Timpul nu se vede, nu se aude și nu se poate ține în mână. Și totuși îl măsurăm mai precis decât orice altceva. Cum se măsoară ceva ce nu poți atinge?
Primul ceas: cerul
Primii oameni măsurau timpul după cer: ziua și noaptea, fazele Lunii, anotimpurile.
Acum aproximativ 3.500 de ani, egiptenii foloseau umbra unui băț sau a unui stâlp. Dimineața umbra e lungă, la prânz e scurtă, seara iar lungă, în partea cealaltă. Așa a apărut ceasul solar.
Problema lui: nu merge noaptea și nici când e înnorat. Așa au apărut clepsidrele cu apă și, mai târziu, cu nisip.
Ziua împărțită în ore vine tot de la egipteni și babilonieni. Babilonienii socoteau în baza 60, de aceea o oră are 60 de minute și un minut 60 de secunde.
Multă vreme, orele nu erau egale: ziua lumină se împărțea în 12 bucăți, deci vara o oră era mai lungă decât iarna. Orele egale s-au impus abia odată cu ceasurile mecanice.
Leagănul care măsoară timpul
Un pendul e o greutate atârnată de un fir, care se leagănă. Galileo Galilei a observat, pe la 1600, ceva important: cât timp legănarea e mică, fiecare dus-întors durează aproape la fel, fie că se leagănă puțin, fie ceva mai mult.
Contează mai ales lungimea firului. Un fir mai lung se leagănă mai încet.
Regula e valabilă doar pentru legănări mici. La unghiuri mari, perioada crește puțin, iar asta strica precizia ceasurilor vechi. Pentru legănări mici, timpul unui dus-întors depinde de rădăcina pătrată a lungimii: ca să dublezi timpul, îți trebuie un fir de patru ori mai lung.
În 1656, olandezul Christiaan Huygens a construit primul ceas cu pendul. Ceasurile de până atunci greșeau cu un sfert de oră pe zi. Al lui, cu mai puțin de un minut.
Ceasul atomic
Cele mai precise ceasuri de azi n-au pendul. Ele se bazează pe atomi, care vibrează de miliarde de ori pe secundă, mereu exact la fel.
Ceasurile atomice țin ora oficială a lumii. Telefonul tău își potrivește ora după ele, prin rețea sau prin sateliții GPS. Fără ele, GPS-ul ar greși poziția cu kilometri întregi în fiecare zi.
Din 1967, secunda e definită oficial prin atomi: e timpul în care un atom de cesiu-133 face 9.192.631.770 de oscilații ale unei anumite unde pe care o absoarbe și o emite.
Ceasurile cu cesiu greșesc cu cel mult o secundă în zeci sau sute de milioane de ani. Ceasurile optice, mai noi, sunt și mai precise: ar greși cu mai puțin de o secundă în miliarde de ani.
De ce există 29 februarie
Pământul înconjoară Soarele în aproximativ 365 de zile și aproape 6 ore. Orele în plus se adună: după patru ani fac aproape o zi. De aceea, o dată la patru ani, februarie primește o zi în plus. Anul acela se numește an bisect.
Doar că sunt puțin mai puțin de 6 ore, cam 5 ore și 49 de minute. Așa că regula completă e mai complicată.
Un an e bisect dacă se împarte la 4, dar nu dacă se împarte la 100, afară de cazul în care se împarte la 400. Deci 2000 a fost bisect, iar 1900 n-a fost. Regula vine din calendarul gregorian, introdus în 1582.
România l-a adoptat abia în 1919: după 31 martie a urmat direct 14 aprilie. Oamenii s-au culcat într-o zi și s-au trezit, în calendar, cu două săptămâni mai târziu.
Fapt sau legendă?
„Galileo a descoperit legea pendulului privind un candelabru în catedrala din Pisa.”
„Pentru astronauții de pe stația spațială, timpul trece puțin altfel decât pentru noi.”
„Ceasurile de buzunar mecanice merg mai precis decât un ceas atomic.”
Experiment: ceasul cu pendul
Nu se știe încă
Legile de bază ale fizicii funcționează aproape la fel și dacă dai filmul înapoi. Și totuși, un pahar spart nu se lipește singur, iar noi ne amintim trecutul, nu viitorul. Fizicienii leagă direcția timpului de felul în care lucrurile trec spre dezordine, dar de ce universul a pornit atât de ordonat nu se știe încă.
Testul lui Kokodel
- Bureau International des Poids et Mesures. The International System of Units (SI Brochure), ediția a 9-a, 2019.
- Ludlow A. D., Boyd M. M., Ye J., Peik E., Schmidt P. O. Optical atomic clocks. Reviews of Modern Physics 87, 2015.
- Landes D. S. Revolution in Time: Clocks and the Making of the Modern World. Harvard University Press, 1983.
- de Winter N. J. et al. Subdaily-Scale Chemical Variability in a Torreites Sanchezi Rudist Shell. Paleoceanography and Paleoclimatology 35, 2020.