Măsurarea timpului este una dintre cele mai importante sarcini ale oricărei științe care se ocupă de fenomene în spațiu și timp. Să analizăm situația în acest domeniu.
Kant a fost în orice caz drept când a imaginat timpul ca o formă de contemplare sigilată de mintea umană. Această contemplare este continuă. Dar continuitatea nu poartă niciodată o măsură proprie; prin urmare, pentru a măsura timpul, este necesar să introducem în el un sistem de măsuri *. Puteți, de exemplu, să setați arbitrar marcatori de timp, numeroase lovituri, în timp ce cineva bate cu pumnul pe masă. Dacă numărul de impact simultan cu fiecare eveniment este asociat fiecărui eveniment, atunci o secvență temporală de evenimente este stabilită prin intermediul unei serii de numere.
*) Lanțul are o măsură proprie în sine: se pot număra legăturile sale; pentru ca aceștia să măsoare un fir perfect omogen, trebuie să punem o scală lângă el și să îi atribuim împărțirea.
Desigur, o astfel de măsură a timpului nu este suficientă pentru multe scopuri ale vieții de zi cu zi; cu ajutorul acestuia, este imposibil, de exemplu, să se stabilească un calendar feroviar. Acestea din urmă ar trebui să fie ghidate de mișcarea locomotivelor, sub rezerva anumitor legi ale naturii, iar definiția de mai sus a timpului nu are nimic de-a face cu aceste legi. Astfel, scopul măsurării timpului trebuie să fie o legătură cu legile naturii și tocmai o astfel de legătură care să satisfacă cerințele științei, în care legile naturii pot fi formulate în cel mai simplu mod.
Acest gând, dacă vă uitați atent, este baza ceasului vechi de nisip și apă. Se constată că un astfel de proces, ca trecerea unei anumite cantități de nisip sau apă printr-o gaură, durează întotdeauna în același timp; cât de mult o astfel de afirmație satisface scopul - experiența trebuie să decidă. Dar un astfel de ceas se oprește după trecerea întregii cantități de nisip sau apă; Este necesară o intervenție pentru pornirea din nou, iar această interferență afectează măsurarea timpului. Același lucru se aplică utilizărilor în Evul Mediu ceas cu greutăți, care a servit pentru a măsura timpul cu întârziere greutăți picătură de frecare a aerului, precum și pendulul simplu, perioada de oscilație din care Galileo a făcut măsura timpului. Descoperirea de către Galileo a independenței perioadei de la amplitudinea oscilațiilor a fost o mare realizare, deși, spre deosebire de viziunea sa, această independență este doar aproximativă; apare numai în cazul deplasărilor mici.
Pasul decisiv pentru crearea de ore, în sensul modern, a făcut în 1657 Christiaan Huygens (1629-1695) - cel care a descoperit inelul lui Saturn, și cu care ne-am mai târziu întâlni de multe ori mai mult. El a introdus principiul „feedback-ul“ *) ultimul termen imprumutam, cu toate acestea, a produs numai din 1906 studiu E. Rumer **) în raport cu excitație de oscilații electrice.
**) Descoperirea lui Rumer legată de emițătoarele de scântei. În 1913, pădurea și aproape simultan Meissner au introdus feedback pentru transmițătoarele care lucrează pe tuburi electronice, care sunt acum mult mai importante.
Pentru orice dispozitiv, ceasul este compus din trei părți esențiale. În primul rând, ele au o sursă de oscilație, mai ales sub forma unui pendul sau a unei spirale; Perioada de oscilații oferă o măsură de timp. Dar fluctuațiile trebuie să se estompeze în mod inevitabil din cauza rezistenței la frecare, cu excepția cazului în care se alimentează mereu energia mișcării. Prin urmare, a doua parte esențială a ceasului este. o sursă de energie care acumulează energie fie sub forma unei energii elastice a unui arc tensionat, fie sub forma energiei potențiale a unei greutăți ridicate; în noile modele, uneori se folosește o baterie electrică. A treia și cea mai importantă parte este aparatul, care oferă această energie sursei de oscilații; el trebuie să facă acest lucru în așa fel încât să nu perturbe perioada de oscilație și, în același timp, sursa de oscilații trebuie să determine ea însăși momentele în care este necesară livrarea energiei. Aceasta este esența feedback-ului, care a apărut pentru prima oară în ceasurile lui Huygens, atât cu un pendul cât și cu o spirală. Dar pentru toate modelele, este necesar să furnizăm din când în când energie. Cu toate acestea, această intervenție în principiu nu interferează cu cursul ceasului. Astfel, putem spune că astfel de ceasuri practic măsoară timpul în mod continuu.
Desigur, tehnica ceasului sa îmbunătățit. Cerințele de precizie, care sunt îndeplinite astăzi de orice ceas mai mult sau mai puțin bun, nu au putut fi atinse în timpul lui Huygens. Este deosebit de importantă invenția lui VA Marrison în ceasurile cu cuarț din 1929, îmbunătățită în continuare de A. Scheibe și W. Adelsberger. În aceste ceasuri, sursa de oscilație este o tijă de cuarț, care produce aproximativ 100.000 oscilații pe secundă și, datorită proprietăților piezoelectrice ale cuartului, este conectată printr-un feedback la bateria electrică. Cursul lor este constant cu o precizie de 1/1000 secunde pe zi.
Pentru a adapta măsurarea timpului la viața publică, ceasul este încă calibrat cu privire la rotația Pământului față de stelele fixe. zi siderala este între două pasaje din aceeași stea prin meridianul, și ziua solară medie, pe care le împărtășim la 24 de ore (60 de minute într-o oră și 60 de secunde într-un minut), la 1/365 mai mult. Ziua adevărată însorită, măsurată între cele două treceri ale soarelui prin meridian, se schimbă pe tot parcursul anului; prin urmare, toate sundialele arată abateri de până la 1/4 din oră în comparație cu un ceas mecanic care funcționează corect. Fizica, bazat pe măsurarea timpului ceas mecanic, explică abaterile de la traiectoria cercului Pământului și oblicitatea planul ecliptic *). Fizică, care ar dori baza măsurării efective a timpului a pus-o zi însorită, mi-ar fi fost nedumerit de ce tot ceasul artificial în cursul său dezvăluie fluctuații anuale consistente.
*) Aceasta înseamnă că axa pământului nu este perpendiculară pe planul mișcării Pământului, dar este înclinată la 23 ° față de normal.
Desigur, trebuie privită doar ca o ipoteză poziție pe care perioada de rotație a Pământului potrivit pentru ore de calibrare, t. Rata de rotație E. Pământului este constantă cu măsurarea timpului de alte ore bune. Există două metode de testare a acestei ipoteze. Citirile consecvente ale ceasurilor de cuarț bune indică, aparent, schimbări în timpul de rotație, care sunt măsurate în mii de secunde. Dar mult mai precis este comparația cu mișcarea Lunii și a planetelor interioare. Timpul determinat prin rotația Pământului, în ultimele două secole, diferite de 30 de secunde (adică diferența față, în direcția de accelerație) în funcție de timp, care este utilizat pentru înțelegerea fizică a acestei mișcări. Pentru a-și îndeplini scopul, măsurarea timpului ar trebui făcută în conformitate cu "ceasul planetar" ca fiind cel mai precis *).
*) W. Meueremann, Die Schwankungen dezvăluie Zeitmasses. Ergebn. d. exacten Naturwissenschaften 7, 92 (1928).
Cu toate aceste reflecții, am fost distrasi de faptul că oricare dintre ceasurile luate în considerare se mișcă cu Pământul în jurul Soarelui și, de asemenea, participă la rotația zilnică în jurul axei Pământului. Teoria relativității ne învață cum să calculăm corecția specială necesară în legătură cu această mișcare; Totuși, cu o precizie moderată a măsurătorilor, această corecție nu poate fi luată în considerare.