人間は、記録のあるすべての文明において何らかの方法で時間を追跡してきた、と物理学者のチャド・オーゼルは書いている。彼の新しい著書 A Brief History of Timekeeping で (BenBella Books、2022 年)、Orzel は、至点やその他の天文学的出来事を予測するための新石器時代の取り組み、より正確な 10 進法まで時を刻む最新の原子時計、およびその間にあるすべてのものを記録しています。彼は、容器から水が流れ出るのにかかる時間によって間隔を計る水時計から、砂で満たされた砂時計、最初の機械時計と振り子時計、そして現代までの時計の進化について説明しています。各エピソードは、興味深い物理学と工学に満ちているだけでなく、歴史のさまざまな時点や場所で、さまざまな時間管理の方法が人々の生活にどのように影響したかを垣間見ることができます.
科学的アメリカ人 歴史上最もクールな時計、最も複雑なカレンダー システム、そして今日の最高の時計を改善する必要がある理由についてオーゼルに話しました.
[編集されたインタビューの写しが続きます .]
時計の登場は歴史をどのように変えましたか?
あなたが進むにつれて、時間の興味深い民主化があります。最も古いモニュメントは、アイルランドのニューグレンジなどです。中央に通路がある巨大な人工の丘です。年に一度、太陽の光がその中央の部屋に届き、それが冬至であることを教えてくれます。私はそこに行ったことがありますが、おそらく10人から12人を入れることができます。これは、少数の人々だけがこの情報にアクセスできるエリートのことです。水時計などを手に入れ始めると、それは個人が時間を計るために使用できるものです。それらは超正確ではありませんが、それによりアクセスしやすくなります.機械式時計はそれをさらに良くし、公共の時計、つまり時間を知らせる鐘のある教会の塔の時計を手に入れます。誰もが時間にアクセスできるようになります。機械式時計は、1890 年代までにかなり正確で手頃な価格になり始めました。彼らは約1日分の賃金がかかります。突然、誰もがいつでも正確な計時にアクセスできるようになりました。これは非常に興味深い変化です。
さまざまな種類の時計の出現を追跡するのは難しいですか?
人々が歴史上の時計について書くとき、彼らは同じ言葉をさまざまなことに使います。有名な例があります。特定の修道院で火事があり、記録によると、兄弟の何人かは井戸に駆け寄り、何人かは時計に駆け寄りました。火を消すためにバケツをいっぱいにするためにそこに行くので、それは水時計であったことを示しています.教会の屋根のスクリーンの上に時計が設置されたという別の資料があります。高さ 50 フィートの場合、それはおそらく水時計ではなく、機械式時計でした。
歴史上のお気に入りの時計は?
私はこの中国の塔の時計がとても好きです。西暦 1100 年頃に宮廷官吏のスー ソンによって建てられました。絶え間ない水の流れに基づいた水時計ですが、機械的な装置です。アームの端にバケツが付いているのはこの巨大な水車で、バケツはこの一定流量の水源の下に配置されています。一定のポイントを超えていっぱいになると、バケットが傾き、ホイールを回転させるメカニズムが解放されます。ホイールが回転し、充填を開始する新しいバケツをもたらします。タイミング調整は実際には水によって提供され、駆動力も提供します。車輪を回すのは水の重さです。 1世紀か2世紀後にヨーロッパで開発されたのは、古い学校の水時計と機械式時計のこの奇妙なハイブリッドです.それは驚くほど複雑なシステムであり、信じられないほどうまく機能した記念碑的なものです。しかし、それは長くは続きませんでした。それは約 20 年間実行されました。それは没落した特定の王朝の首都にあり、後継者はそれを機能させることができませんでした.
歴史に残るステキなエピソードです。これは、蘇松が冬至の日に隣国に挨拶をするために派遣されたことが由来です。しかし、カレンダーは1日ずれていました。彼はそこに着いて、間違った日に挨拶をしました。彼が戻ったとき、カレンダー メーカーは罰せられ、彼は「これを直します」と言いました。
社会の時間を守る方法は、その価値観をどのように明らかにしますか?
私たちがまともな記録を持っているすべての文明には、独自の時間管理方法があります.様々なアプローチがあるので、とても興味深いです。あなたが目にする自然のサイクルはどれも、互いに相応ではありません。 1 年は整数の日数ではなく、月の周期の整数でもありません。そのため、何を優先するかを決める必要があります。厳密に太陰暦であるイスラム暦などのシステムがあります。 で終わる [太陽年が約 365 日であるのに比べて] 太陰暦は 12 か月で、短いため、祝日の日付は季節に応じて移動します。
ユダヤ暦は、両方を維持したいという理由で複雑なことを行っています:彼らは休日を季節に関連付けたいので、年の正しい部分に収まらなければなりませんが、月の正しい時期にもそれらを求めています.
グレゴリオ暦では違いが分かれます。長さが月に基づいたような月がありますが、月は固定されているため、夏至は 常に 6 月 20 日、21 日、または 22 日になります。シーズンの優先順位と比較して、今年の順位を何よりも優先します。
次に、Maya にまったく別のことをさせます。彼らのカレンダーにはこの 260 日の間隔が含まれており、なぜ 260 日がそれほど重要であったのかを完全に理解できる人はいません。
現在の時計の精度は?
現在の公式時間はセシウムに基づいています:1 秒は、セシウムが 2 つの特定の状態の間を移動するときに放出される光の 9,192,631,770 回の振動です。
あなたが頭のてっぺんからそれを知っているなんて信じられません!
私はこれを何度も教えてきました [笑い ].
時間はセシウム原子で定義されるため、世界で最も優れた時計はセシウム時計です。セシウム時計は 10 分の 1 まで正確です。1 秒と表示されている場合、最初の不確定な桁に到達する前に、小数点の後に 15 個のゼロがあります。それよりも 2 桁、場合によっては 3 桁優れた実験的な時計があります。正式な時計ではありません。彼らは周波数を測定しており、最高のセシウム時計よりも高い精度で測定しています.
これらは、アルミニウムイオン時計が相対性理論のテストを行うのに十分です. [研究者] イオンを一方に固定し、もう一方を前後に振ったところ、動いている方が少しゆっくりとカチカチ音をたてていることがわかりました。次に、彼らは 1 機を所定の位置に保持し、1 フィートほど高く移動させました。高度が高い方が速くカチカチ音をたてることがわかりました。彼らは相対性理論に完全に同意しました.
時計の精度に限界はありますか?
精度に影響するものが多いという意味では限界があります。アインシュタインの相対的な一般理論によると、大きな質量に近づくほど時計の進みが遅くなります。ある時点で、研究室に出入りする大学院生の引力に敏感になります。その時点で、それは非現実的になります.
世界の原子時は世界中の原子時計のコンセンサスであるため、これはすでに問題になっています。ここ米国には 2 つの大きな標準研究所があります。1 つはワシントン D.C. の海軍天文台で、海面付近にあり、もう 1 つはコロラド州ボルダーにあり、約 1 マイル上にあります。地球の中心からの距離が異なるため、セシウム時計は異なる速度で時を刻みます。彼らはそれを考慮に入れなければなりません。そのため、これをボールダーに置くという賢明な選択をしませんでした。
あなたが時計についてよく知っているとしたら、どのような時計を身につけているか尋ねなければなりません.
私は 2 つ持っています。1 つはクオーツ時計です。特別なものは何もありません。おそらく、時計に費やしたよりもバンドを交換するのに数回費やしたでしょう.もう一つは1960年代の機械式時計です。オメガの純粋な機械式時計です。これは信じられないほど複雑な時計であり、エンジニアリングの驚異ですが、クォーツは非常に正確であるため、100 円ショップに行って同じように時間を計れる時計を購入することができます。
