Viviamo in un mondo in cui il tempo è tutto importante. I nanosecondi segnano la differenza tra il successo o il fallimento di una transazione elettronica e dove ci viene continuamente ricordato "il tempo": di essere in anticipo o in ritardo, di aver mancato un appuntamento o di arrivare "prima del tempo". Nel mondo di oggi, il tempo governa la nostra vita.
Nel suo bestseller, Una breve storia di tempo, il fisico Stephen Hawking ci ha ricordato che: "L'aumento del disordine o dell'entropia è ciò che distingue il passato dal futuro, dando una direzione al tempo".
Non ci sono prove che possiamo tornare indietro nel tempo o che "i turisti del tempo" dal futuro sono con noi. Ma la freccia del tempo ci porta avanti, e gli umani hanno misurato questa volta attraverso i secoli in modi diversi.
Meridiane e orologi ad acqua
Non sapremo mai chi è stato il primo uomo o donna a cercare di dare una struttura alla misurazione del tempo, sebbene nella Bibbia il libro della Genesi esemplificasse il cambiamento giorno per giorno, e con la sera e il mattino. Gli antichi egizi usavano semplici meridiane e giorni divisi in parti più piccole, ed è stato suggerito che già da 1,500BC, hanno diviso l'intervallo tra l'alba e il tramonto in parti 12.
Le nostre divisioni familiari del tempo sono terminologia più recente e attuale riguardo al tempo e al tempo originate dai Babilonesi e dagli Ebrei (la settimana di sette giorni in Genesi). Gli antichi romani, durante la repubblica, andarono con otto giorni - compresa una giornata di shopping in cui la gente comprerebbe e venderebbe cose. Quando l'imperatore romano Costantino fece del cristianesimo la religione di stato all'inizio del 4 secolo d.C., il la settimana di sette giorni era ufficialmente adottato.
La meridiana (ovviamente uno strumento efficace solo quando splende il sole) fu raffinata dai Greci e portata avanti dai Romani pochi secoli dopo. I Romani usavano anche orologi ad acqua che calibravano da una meridiana e quindi potevano misurare il tempo anche quando il sole non splendeva, di notte o nei giorni di nebbia. Conosciuto come a clessidra, usa un flusso d'acqua per misurare il tempo. Tipicamente un contenitore viene riempito con acqua e l'acqua viene scaricata lentamente e in modo uniforme dal contenitore - i segni sono usati per mostrare il passare del tempo.
Ma la durata variabile della giornata con le stagioni nel mondo romano ha reso la misurazione del tempo molto più fluida di oggi: le ore sono state inizialmente calcolate per il giorno e basate su una divisione del giorno. L'orologio ad acqua ha permesso di misurare il tempo in modo semplice e ragionevolmente affidabile.
Gli orologi diventano maggiorenni
La migliore misurazione del tempo è stata un fascino umano per secoli, ma nel 18esimo secolo l'orologio è emerso come uno strumento scientifico a sé stante, nonostante il suo ruolo convenzionale di segnare il passare delle ore.
L'orologio a pendolo deve raffinatezza per Galileo che se ne accorge la regolarità di una lampada sospesa che oscillava avanti e indietro nella cattedrale di Pisa, quando era ancora uno studente lì.
Il marchio di alta marea di uno strumento di misurazione del tempo che era perfettamente adatto allo scopo ed elegante era il cronometro marino inventato da John Harrison in Inghilterra. Era una risposta alla necessità di misurare il tempo a bordo della nave ad un alto livello di precisione, e quindi di essere in grado di determinare la longitudine (l'orologio a pendolo non era adatto per l'uso marino a causa del movimento della nave).
Il dispositivo di Harrison attirò la sua genialità nel design e nella conoscenza dei migliori materiali. Il suo orologio permetteva la misurazione del tempo, e quindi una posizione in mare, ad alta precisione. Ha dato alla Royal Navy uno strumento senza precedenti per la navigazione.
Il lavoro dei costruttori di orologeria 20 secolo ha continuato questa tradizione: l'abilità di George Daniels in Gran Bretagna nella creazione di alcuni dei migliori e più belli orologi con metodi tradizionali e artigianali può essere vista nella mostra permanente ora al Museo della Scienza a Londra.
Atomi e laser
Anche il tempo di misurazione è cambiato nel 20esimo secolo cambiato attraverso il sviluppo dell'orologio atomico negli 1950 al National Physical Laboratory. Ciò consentiva una nuova e migliore definizione del tempo e il secondo come misura primaria.
L'invenzione del laser nel 1960 ha cambiato per sempre la misurazione del tempo. I laser possono produrre impulsi della durata di pochi attosecondi – 10?¹? secondi – e la precisione della misurazione del tempo internazionale deve riflettere questo.
Il tempo oggi non è definito da un secondo che potremmo aspettarci di essere una frazione - 1 / 86,400 - del giorno. Invece, è attraverso una frequenza atomica: formalmente fatto attraverso qualcosa chiamato "standard del cesio". Questo misura l'esatto numero di "cicli" di radiazione - 9,192 631,770 - che serve per un atomo di 133 al cesio per passare da uno stato di energia a un altro.
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Il tempo si è spostato dalla misurazione terrestre a una misurazione che potrebbe, in linea di principio, essere eseguita su un altro pianeta o attraverso l'universo. L'accuratezza di questo tempo atomico continua ad essere perfezionata attraverso la ricerca, e lavoro presso il National Physical Laboratory nel Regno Unito è una presenza leader a livello mondiale.
E il futuro? Per citare ancora Hawking: "Solo il tempo (qualunque cosa possa essere) dirà". Sappiamo che coinvolgerà il lavoro in corso degli scienziati per consentire l'accuratezza con cui misuriamo il tempo per aumentare mentre, inevitabilmente, sembra che le nostre vite diventino più governato dal tempo, dalla sua misurazione e da come detta ciò che facciamo e quando lo facciamo.
Circa l'autore
Kenneth Grattan, George Daniels Professore di Strumentazione scientifica, City University London. I suoi interessi di ricerca si sono ampliati fino a includere lo sviluppo e l'uso di sistemi ottici e ottici nella misurazione di una serie di parametri fisici e chimici.
Questo articolo è stato pubblicato in origine The Conversation. Leggi il articolo originale.
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