Vi lever i en värld där tiden är viktig. Nanosekunder markerar skillnaden mellan framgång eller misslyckande med att göra en elektronisk transaktion och där vi kontinuerligt påminner om "tiden": att vara tidig eller sen, ha missat tid eller anlänt "före tid". I dagens värld reglerar tiden vårt liv.

I sin bästsäljare, En kort historia av tidenfysiker Stephen Hawking påminde oss om att "ökningen av oordning eller entropi är det som skiljer fortiden från framtiden, ger en riktning till tiden".

Det finns inga bevis för att vi kan flytta bakåt i tid eller att "turister" från framtiden är med oss. Men tidens pil bär oss framåt, och människor har mätt denna gång genom åldrarna på olika sätt.

Sundials och vattentimmar

Vi kommer aldrig att veta vem som var den första mannen eller kvinnan som försökte ge strukturen till tidens mätning, men i Bibeln förklarade Genesisboken en förändring dagligen och med kväll och morgon. De forntida egyptierna använde enkla solvaror och delade dagar i mindre delar, och det har föreslagits att så tidigt som 1,500BC, delade de intervallet mellan soluppgång och solnedgång i 12-delar.

Våra välbekanta tidsfördelningar är senare och nuvarande terminologi om tid och tidsåtgärder härrörde från babylonierna och judarna (de sju dagars vecka i Genesis). De forntida romarna, under republiken, gick med åtta dagar - inklusive en shoppingdag där folk skulle köpa och sälja saker. När den romerska kejsaren Constantine gjorde kristendomen statsgudinnan tidigt i 4-talet e.Kr. sjudagarsveckan var officiellt antagits.

Solen (naturligtvis ett effektivt instrument endast när solen skiner) förfinades av grekerna och togs ytterligare av romarna några århundraden senare. Romarna använde också vattenklockor som de kalibrerades från en sol och så kunde de mäta tiden även när solen inte skenade, på natten eller i dimmiga dagar. Känd som a clepsydra, det använder ett flöde av vatten för att mäta tiden. Vanligtvis fylls en behållare med vatten, och vattnet dräneras långsamt och jämnt ut ur behållaren - markeringar används för att visa tidens gång.

Men dagens ändrade längd med årstiderna i den romerska världen gjorde tidsmätningen mycket mer flytande än idag: timmar beräknades ursprungligen för dagtid och baserade på en uppdelning av dagen. Vattenklockan gjorde det möjligt att mäta tiden på ett enkelt och rimligt pålitligt sätt.

Klockor blir äldre

Ju bättre tidsmätning har varit en mänsklig fascination i århundraden men i det 18th århundradet framkom klockan som ett vetenskapligt instrument i sig, trots sin konventionella roll för att markera timmars övergång.

Pendulklockan är skyldig förfining till Galileo märker Regelbundenheten av en upplyst lampa svänger fram och tillbaka i katedralen i Pisa, när han fortfarande var student där.

Högvattenmärket för ett mätinstrument som både passar perfekt och ändamålsenligt var den marina kronometern uppfann av John Harrison i England. Det var ett svar på behovet av att mäta tiden ombord på fartyget till en hög grad av precision och för att kunna bestämma longituden (pendulklockan var olämplig för marin användning på grund av fartygets rörelse).

Harrisons enhet drog på sin briljans i design och kunskap om de bästa materialen. Hans klocka möjliggjorde mätning av tid, och så en position till sjöss, till hög noggrannhet. Det gav Royal Navy ett aldrig tidigare skådat navigationsverktyg.

Arbetet hos klockan tillverkare av 20-talet fortsatte den traditionen - kunskapen från George Daniels i Storbritannien för att skapa några av de bästa och vackraste klockorna med traditionella och handgjorda metoder kan ses i den permanenta utställningen nu på Science Museum i London.

Atomer och lasrar

Mättid ändras också under 20th century ändrat genom utveckling av atomur i 1950s vid National Physical Laboratory. Detta möjliggjorde en ny och bättre definition av tid, och den andra som sin främsta åtgärd.

Uppfinningen av lasern 1960 förändrade tidsmätning för alltid. Lasrar kan producera pulser med en varaktighet av några attosekunder – 10?¹? sekunder – och noggrannheten i internationella tidsmätningar måste återspegla detta.

Tid idag definieras inte med en sekund som vi kan ha förväntat oss vara en bråkdel - 1 / 86,400 - av dagen. Istället är det genom en atomfrekvens: formellt gjort genom något som kallas "cesiumstandard". Detta mäter exakt antal "cykler" av strålning - 9,192 631,770 - som det tar för en cesium 133-atom att övergå från ett energiläge till ett annat.

{Youtube} OcDJX02PBPk {youtube}

Tiden har flyttat från jordmätning till en mätning som i princip kan utföras på en annan planet eller över universum. Noggrannheten i denna atomtid fortsätter att förfinas genom forskning och arbeta på National Physical Laboratory i Storbritannien är en världsledande närvaro.

Och framtiden? Att citera Hawking igen: "Bara tid (vad det än är) kommer att berätta." Vi vet att det kommer att innebära det pågående arbetet av forskare för att tillåta den noggrannhet som vi mäter tiden att öka som vi oundvikligen verkar få våra liv att bli mer styrd av tiden, dess mätning och hur det dikterar vad vi gör och när vi gör det.

Om författaren

Kenneth Grattan, George Daniels Professor i Scientific Instrumentation, City University London. Hans forskningsintressen har utvidgats till att omfatta utveckling och användning av fiberoptiska och optiska system vid mätning av en rad fysiska och kemiska parametrar.

Den här artikeln publicerades ursprungligen den Avlyssningen. Läs ursprungliga artikeln.

relaterade böcker

at InnerSelf Market och Amazon