We leven in een wereld waar tijd allemaal belangrijk is. Nanoseconden markeren het verschil tussen succes of falen bij het maken van een elektronische transactie en waarbij we voortdurend herinnerd worden aan "de tijd": vroeg of laat zijn, een afspraak gemist hebben of "voor de tijd" aankomen. In de wereld van vandaag regeert de tijd nu ons leven.
In zijn bestseller, Een korte geschiedenis van de tijd, de natuurkundige Stephen Hawking herinnerde ons eraan: "De toename van wanorde of entropie is wat het verleden van de toekomst onderscheidt, en geeft een richting aan de tijd."
Er is geen bewijs dat we terug kunnen gaan in de tijd of dat 'tijdtoeristen' uit de toekomst bij ons zijn. Maar de pijl des tijds draagt ons vooruit, en mensen hebben deze tijd door de eeuwen heen op verschillende manieren gemeten.
Zonnewijzers en waterklokken
We zullen nooit weten wie de eerste man of vrouw was om te trachten structuur te geven aan de meting van de tijd, hoewel het boek Genesis in de Bijbel een voorbeeld is van verandering van dag tot dag en van avond en ochtend. De oude Egyptenaren gebruikten eenvoudige zonnewijzers en verdeelde dagen in kleinere delen, en er is gesuggereerd dat zo vroeg als 1,500BC, verdeelden ze het interval tussen zonsopgang en zonsondergang in 12-parts.
Onze vertrouwde tijdsverdelingen zijn recenter en de huidige terminologie over tijd en tijd bijhouden is afkomstig van de Babyloniërs en de Joden (de zevendaagse week in Genesis). De oude Romeinen, tijdens de republiek, gingen met acht dagen - inclusief een dag waarop mensen dingen zouden kopen en verkopen. Toen de Romeinse keizer Constantijn het christendom vroeg in de 4e eeuw na Christus tot staatsreligie maakte, de de zevendaagse week was officieel geadopteerd.
De zonnewijzer (natuurlijk een effectief instrument alleen wanneer de zon schijnt) werd verfijnd door de Grieken en een paar eeuwen later verder door de Romeinen. De Romeinen gebruikten ook waterklokken die ze vanaf een zonnewijzer hebben gekalibreerd zodat ze de tijd konden meten, zelfs als de zon niet scheen, 's nachts of op mistige dagen. Bekend als een wateruurwerk, het gebruikt een stroom water om de tijd te meten. Meestal wordt een container gevuld met water en wordt het water langzaam en gelijkmatig uit de container afgevoerd - markeringen worden gebruikt om het verstrijken van de tijd aan te geven.
Maar de veranderende lengte van de dag met de seizoenen in de Romeinse wereld maakte tijdmeting veel vloeiender dan vandaag: oorspronkelijk werden de uren berekend voor overdag en gebaseerd op een dagdeel. De waterklok maakte het mogelijk om de tijd op een eenvoudige en redelijk betrouwbare manier te meten.
Klokken zijn volwassen
De betere meting van tijd is al eeuwenlang een menselijke fascinatie, maar in de 18e eeuw kwam de klok als een wetenschappelijk instrument op zichzelf naar voren, ondanks zijn conventionele rol om het verstrijken van de uren te markeren.
De pendelklok is verschuldigd verfijning van Galileo opmerken de regelmaat van een hangende lamp die heen en weer slingert in de kathedraal van Pisa, toen hij daar nog studeerde.
Het hoogwatermerk van een instrument van meettijd dat zowel perfect geschikt was voor het doel als elegant was de scheepschronometer uitgevonden door John Harrison in Engeland. Het was een antwoord op de noodzaak om de tijd aan boord van het schip te meten tot een hoge mate van precisie, en dus om de lengtegraad te bepalen (de slingeruurwerk was ongeschikt voor gebruik door de zee als gevolg van de beweging van het schip).
Harrison's apparaat putte uit zijn genialiteit in ontwerp en kennis van de beste materialen. Zijn klok maakte het meten van tijd mogelijk, en dus een positie op zee, tot een hoge nauwkeurigheid. Het gaf de Koninklijke Marine een ongekende tool voor navigatie.
Het werk van 20-eeuwse horlogemakers zette die traditie voort - de vaardigheid van George Daniels in Groot-Brittannië om enkele van de beste en mooiste uurwerken te maken met behulp van traditionele en met de hand vervaardigde methodes is te zien in de permanente tentoonstelling nu aan de Science Museum in Londen.
Atomen en lasers
Het meten van de tijd veranderde ook in de 20 eeuw veranderde door de ontwikkeling van de atoomklok in de 1950s bij het Nationaal Fysisch Laboratorium. Dit maakte een nieuwe en betere definitie van tijd mogelijk, en de tweede als de belangrijkste maatregel.
De uitvinding van de laser in 1960 veranderde de tijdmeting voor altijd. Lasers kunnen pulsen produceren met een duur van enkele attoseconden – 10?¹? seconden – en de nauwkeurigheid van de internationale tijdmeting moet dit weerspiegelen.
De tijd van vandaag wordt niet door een seconde gedefinieerd waarvan we hebben verwacht dat het een fractie is - 1 / 86,400 - van de dag. In plaats daarvan gebeurt dit via een atoomfrequentie: formeel gedaan door iets dat de "cesiumstandaard" wordt genoemd. Deze meet het exacte aantal "cycli" van straling - 9,192 631,770 - dat een cesium 133-atoom nodig heeft om over te schakelen van de ene energietoestand naar de andere.
{Youtube} OcDJX02PBPk {youtube}
De tijd is weggegaan van terrestrische metingen naar een meting die in principe op een andere planeet of in het universum kan worden uitgevoerd. De nauwkeurigheid van deze atoomtijd wordt verder verfijnd door onderzoek, en werken bij National Physical Laboratory in het Verenigd Koninkrijk is een toonaangevende onderneming.
En de toekomst? Om nogmaals Hawking aan te halen: "Alleen de tijd (wat dat ook mag zijn) zal het ons leren." We weten dat het voortdurende werk van wetenschappers zal inhouden om de nauwkeurigheid waarmee we de tijd meten te laten toenemen, omdat we onvermijdelijk, naar het schijnt, onze levens vinden meer geregeerd door tijd, de meting ervan en hoe het dicteert wat we doen en wanneer we het doen.
Over de auteur
Kenneth Grattan, George Daniels Hoogleraar wetenschappelijke instrumentatie, City University London. Zijn onderzoeksinteresses zijn uitgebreid met de ontwikkeling en het gebruik van optische en optische systemen voor het meten van een reeks fysische en chemische parameters.
Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees de originele artikel.
Verwante Boeken
at InnerSelf Market en Amazon
