Wir leben in einer Welt, in der Zeit wichtig ist. Nanosekunden markieren den Unterschied zwischen Erfolg oder Misserfolg einer elektronischen Transaktion und wo wir ständig an "die Zeit" erinnert werden: früh oder spät zu sein, einen Termin verpasst zu haben oder "vor der Zeit" angekommen zu sein. In der heutigen Welt bestimmt die Zeit unser Leben.

In seinem Bestseller, Eine kurze Geschichte der ZeitDer Physiker Stephen Hawking erinnerte uns daran, dass "die Zunahme von Unordnung oder Entropie die Vergangenheit von der Zukunft unterscheidet und der Zeit eine Richtung gibt."

Es gibt keine Hinweise darauf, dass wir uns zeitlich zurück bewegen können oder dass "Zeittouristen" aus der Zukunft bei uns sind. Aber der Pfeil der Zeit trägt uns weiter, und die Menschen haben diese Zeit im Laufe der Jahrhunderte auf verschiedene Arten gemessen.

Sonnenuhren und Wasseruhren

Wir werden niemals erfahren, wer der erste Mann oder die erste Frau war, die versucht haben, der Zeitmessung eine Struktur zu geben, obwohl das Buch Genesis in der Bibel sich von Tag zu Tag, Abend und Morgen ändert. Die alten Ägypter benutzten einfache Sonnenuhren und teilten Tage in kleinere Teile, und es wurde vorgeschlagen, dass schon bei 1,500BC, teilten sie das Intervall zwischen Sonnenaufgang und Sonnenuntergang in 12 Teile.

Unsere vertrauten Zeiteinteilungen sind jünger und die aktuelle Terminologie über Zeit und Zeitmessung stammt von den Babyloniern und den Juden (der Sieben-Tage-Woche in Genesis). Die alten Römer, während der Republik, gingen mit acht Tagen - einschließlich eines Einkaufstages, wo Menschen kaufen und verkaufen, Dinge. Als der römische Kaiser Konstantin im XIX. Jahrhundert n. Chr. Das Christentum zur Staatsreligion machte, wurde die Die Sieben-Tage-Woche war offiziell angenommen.

Die Sonnenuhr (natürlich nur ein wirksames Instrument, wenn die Sonne scheint) wurde von den Griechen verfeinert und einige Jahrhunderte später von den Römern weitergeführt. Die Römer benutzten auch Wasseruhren, die sie von einer Sonnenuhr aus kalibrierten und so konnten sie die Zeit messen, auch wenn die Sonne nicht schien, nachts oder an nebligen Tagen. Bekannt als Clepsydraverwendet es einen Wasserfluss, um die Zeit zu messen. Typischerweise wird ein Behälter mit Wasser gefüllt, und das Wasser wird langsam und gleichmäßig aus dem Behälter abgelassen - Markierungen zeigen den Ablauf der Zeit an.

Aber die sich ändernde Länge des Tages mit den Jahreszeiten in der römischen Welt machte die Zeitmessung viel flüssiger als heute: Stunden wurden ursprünglich für den Tag berechnet und basierend auf einer Teilung des Tages. Die Wasseruhr ermöglichte es, Zeit auf einfache und einigermaßen zuverlässige Weise zu messen.

Uhren werden erwachsen

Die bessere Messung der Zeit war seit Jahrhunderten eine menschliche Faszination, aber im 18 Jahrhundert wurde die Uhr zu einem eigenständigen wissenschaftlichen Instrument, ungeachtet ihrer konventionellen Rolle als Zeichen des Vergehens der Stunden.

Die Pendeluhr verdankt es Verfeinerung zu Galilei bemerkt die Regelmäßigkeit einer Hängeleuchte, die in der Kathedrale von Pisa hin und her schwang, als er dort noch Student war.

Das Hochwasserzeichen eines Zeitmessinstruments, das sowohl für den Zweck als auch für die Eleganz perfekt war, war der Marinechronometer erfunden von John Harrison in England. Es war eine Antwort auf die Notwendigkeit, die Zeit an Bord eines Schiffes auf ein hohes Maß an Präzision zu messen und so die Länge zu bestimmen (die Pendeluhr war wegen der Bewegung des Schiffes für den Einsatz auf See ungeeignet).

Harrisons Gerät griff auf seine Brillanz im Design und das Wissen über die besten Materialien zurück. Seine Uhr ermöglichte die Messung der Zeit und damit eine Position auf See mit hoher Genauigkeit. Es gab der Royal Navy ein beispielloses Navigationsinstrument.

Die Arbeit von Uhrmachern des 20th-Jahrhunderts setzte diese Tradition fort - die Fähigkeit von George Daniels in Großbritannien, einige der besten und schönsten Zeitmesser mit traditionellen und handwerklichen Methoden zu schaffen, kann in der ständigen Ausstellung jetzt im Museum gesehen werden Wissenschaftsmuseum in London.

Atome und Laser

Auch die Messzeit änderte sich im 20th Jahrhundert durch die Entwicklung der Atomuhr in den 1950s im Nationalen Physikalischen Labor. Dies ermöglichte eine neue und bessere Definition der Zeit, und die zweite als Hauptmaßnahme.

Die Erfindung des Lasers im Jahr 1960 veränderte die Zeitmessung nachhaltig. Laser können Impulse mit einer Dauer von wenigen Attosekunden erzeugen – 10?¹? Sekunden – und die Genauigkeit der internationalen Zeitmessung muss dies widerspiegeln.

Die heutige Zeit ist nicht durch eine Sekunde definiert, die wir als Bruchteil - 1 / 86,400 - des Tages erwartet hätten. Stattdessen geschieht dies durch eine atomare Frequenz: formal durch etwas getan, das "Cäsium-Standard" genannt wird. Dies misst genau Anzahl der "Zyklen" der Strahlung - 9,192 631,770 - dass ein Cäsium 133-Atom von einem Energiezustand in einen anderen übergeht.

{youtube} OcDJX02PBPk {youtube}

Die Zeit hat sich von der irdischen Messung zu einer Messung verlagert, die im Prinzip auf einem anderen Planeten oder quer durch das Universum durchgeführt werden könnte. Die Genauigkeit dieser Atomzeit wird durch Forschung weiter verfeinert Arbeit am National Physical Laboratory in Großbritannien ist eine weltweit führende Präsenz.

Und die Zukunft? Um Hawking noch einmal zu zitieren: "Nur die Zeit (was immer es sein mag) wird es zeigen." Wir wissen, dass dies die fortlaufende Arbeit von Wissenschaftlern beinhalten wird, um die Genauigkeit zu messen, mit der wir die Zeit messen mehr beherrscht von der Zeit, ihrer Messung und wie sie diktiert, was wir tun und wann wir es tun.

Über den Autor

Kenneth Grattan, George Daniels Professor für wissenschaftliche Instrumentierung, City University London. Seine Forschungsinteressen erstrecken sich auf die Entwicklung und den Einsatz von faseroptischen und optischen Systemen bei der Messung einer Reihe von physikalischen und chemischen Parametern.

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am Das Gespräch.. Lies das Original Artikel.

Bücher zum Thema

at InnerSelf Market und Amazon