Mesure du temps : l'histoire sans fin ?
Nov. 24th, 2021 05:47 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
green_frПрекрасная передача про измерение времени на France Culture. Куча уже известных кусочков очень красиво сложились у меня в голове в чуть более цельную картинку.
В начале рассказали об истории измерительных инструментов. Сперва солнечные часы позволяют просто разделить день на более-менее равные интервалы и понимать, сколько времени прошло с рассвета, и сколько осталось до заката. Тут нужно чётко понимать, что вопрос «сколько сейчас времени?» не интересует практически никого, интересно именно, сколько времени мы уже работаем, и сколько ещё осталось? Затем появляется клепсидра (этимология: «ворует воду»), позволившая более точное измерение маленьких интервалов — например, для того, чтобы засечь время речи выступающего. Песочные часы концептуально от клепсидры практически не отличаются — это чисто техническое усовершенствование, снижающее зависимость измерения времени от температуры.
Затем появляются механические часы. Без циферблата, то есть они тоже не отвечают на вопрос «сколько сейчас времени», они могут разбудить утром (восход солнца) либо подсказать, что сейчас время молитвы.
Анекдот про жалобы на подчинение времени ещё с античности (в передаче нет более точной ссылки): вот де мол, раньше мы ели, когда были голодны, а теперь едим, когда на часах полдень.
Время дня (от восхода до заката) и ночи (от заката до восхода) делится на 12 часов каждое. Понятно, что длительность часов меняется в зависимости от местонахождения измеряющего, а также времени года. Забавно, что изначально деление на 12 часов появилось для ночи — египетским астрономам нужно было как-то обозначать разные моменты в ночи. А потом уже оно распространилось и на день.
При этом точность даже механических часов такова, что за сутки они могут убегать минут на 40. То есть, каждый день их всё равно подводят. И тут я вспомнил, как недоумевал над ora italica — в Италии вплоть до начла XIX века сутки начинались с заходом Солнца, и каждый день часы подводили. До сих пор в Италии видно огромное количество циферблатов с XII там, где у нас III, и с XXIV там, где у нас IX (см. пример из Венеции на первой же фотографии). С этим объяснением логика становится чуть более понятной — часы и так надо было подводить каждый день, поэтому мелкая поправка из-за разницы продолжительности дней в зависимости от сезона становится несущественной.
Окончательно логика проясняется, если вспомнить первоначальный смысл часов — отвечать не на вопрос «сколько времени?», а на «сколько прошло с рассвета?» или «сколько осталось до заката?». В передаче говорят о культурном шоке при переходе на привычное для нас деление времени на сутки с фиксированной длиной часа. Что означает для жителя того времени фраза «сегодня восход Солнца в 6 утра»? Как может быть «время восхода Солнца», если восход или заход Солнца сами определяют время?
Тем не менее, использование механических часов постепенно привело к замене определения понятия «час» с «одной двенадцатой дня или ночи» на «некоторая продолжительность времени». Это принципиально другое значение — мы где-то в душе соглашаемся, что часы должны правильно работать не только здесь и сейчас, а и в другом городе (то есть, их «час» равен нашему «часу»), и в другое время (зимний «час» равен летнему). Это серьёзный шаг в сторону универсального времени — в отличие от наблюдаемого.
Затем наступает XVII век. Галилей открывает закон математического маятника (период колебания зависит только от длины), и на этом принципе Гюйгенс в 1657 году строит первые часы с маятником. Точность измерения времени повышается просто на порядки.
И одновременно происходит концептуальная революция: мы определяем время как некоторую математическую абстракцию, существующую вне наблюдаемых нами явлений (в передаче процитировали и греков, как обычно использовавших всё до нас, но про которых к тому времени успели забыть, и Возрождение не помогло восстановить этот концепт абстрактного времени). То есть, мы всё ещё используем различные периодические явления для того, чтобы отмерять равномерные промежутки времени (будь то движение Земли или колебание маятника), но одновременно Галилей и Ньютон начинают работать с математической абстракцией, с переменной «время» — происходит математизация времени. Как следствие этой математизации — мы можем изучать какие-то явления в зависимости от новой переменной времени. Это ещё один стимул постоянно улучшать времяизмерительные приборы.
В это же время появляется концептуальная возможность инверсии времени и пространства — на графике всегда можно повернуть оси: не важно, рисуем ли мы расстояние как функцию от времени или время как функцию от расстояния, важна сама форма полученной кривой. Эйнштейн потом доработает эту идею :-)
После маятника в 1657 году, в 1675 году Гюйгенс сделал часы на пружине. Проблема с маятником в транспортабельности часов — часы с пружиной уже можно переносить. Люди активно работают над часами, которые можно было бы использовать на корабле («Остров накануне»!), потому что знание времени поможет точно определять долготу корабля (широту легко измерить по Солнцу и звёздам). В 1707 году происходит крупное кораблекрушение (неправильно определили координаты, налетели на камни, порядка 2000 погибших моряков), после чего в Англии и во Франции объявляют о конкурсе на корабельные часы, и к середине XVIII века проблема практически решена (балласт для удержания горизонтали даже при качке + пружина из двух металлов, компенсирующих температурное расширение).
Следующая веха — середина XIX века, железные дороги. До сих пор время было локальным — мы уже сделали универсальным измерение промежутков времени (наш «час» — это тот же «час», что и в соседнем городе), но время не синхронизировали, потому что незачем, и каждый город живёт по своему солнечному времени. Для железных дорог сначала вводят национальное время (парижский меридиан), а потом и всемирное (Гринвич). В это же время и по этой же причине происходит популяризация понятий «минута» и «секунда» — до железных дорог нормальному человеку достаточно было часов.
Концепт минут и секунд при этом ещё с Вавилона, достоверное измерение — с Гюйгенса, при железных дорогах произошла именно популяризация.
К началу XX века измерение времени стало настолько точным, что люди впервые заметили нерегулярность вращения Земли. Я думаю, мало кто к тому времени задумывался об очередной смене концепта — но вместо времени, плотно завязанного на вращение нашей планеты, мы впервые чётко начали говорить об абстрактном времени, которое течёт вне зависимости от Земли.
Примерно в этот же момент красивый анекдот: учёные прочитали вавилонскую табличку с описанием солнечного затмения. Расчёты при этом показывали, что затмения в Вавилоне не было видно, оно было минимум в 200 километрах от города. Разгадка в замедлении вращения Земли (приливы) — если его учесть, то расчёты показывают затмение в Вавилоне.
В эту же эпоху концепт времени распространяется на другие цивилизации. В передаче цитируют первое упоминание понятия «время» в китайском языке — японско-китайский словарь 1908 года. В Японию термин «время» попал в XIX веке, оттуда — в Китай. В качестве анекдота пишут, что слово «время» перевели на китайский как «между моментами», тогда как слово «пространство» — «между пустотой». В этом месте все присутствующие в студии с удовольствием зависли :-)
Потом приходит Эйнштейн, и своей теорией относительности подрывает саму идею единого времени. Например, говорит он, масса деформирует не только пространство, но и время. И мы сейчас это можем подтвердить прямым измерением: на вершине горы часы идут не так, как на уровне моря. И это не изменение структуры часов — это изменение структуры времени. Заодно теория относительности пересматривает концепт единой системы отсчёта, в том числе понятие «одновременности» — всё, больше невозможна никакая «точки зрения Бога». «Центр всего» не может существовать даже концептуально.
Затем пришли кварцевые, а потом и атомные часы. В 1967 году переопределили единицу времени через свойства материи. Принцип всё тот же: для измерения времени мы используем регулярность некоего периодического события. Но впервые это событие никак не связано с вращением Земли. Мы до сих пор продолжаем синхронизировать время с вращением Земли через UTC, добавляя високосные секунды. Но всё больше и больше шансов, что вскоре и на это мы забьём — кому не нужна такая точность, тому високосные секунды точно не нужны, а кому нужна точность — ему от этих секунд только лишняя головная боль.
В начале рассказали об истории измерительных инструментов. Сперва солнечные часы позволяют просто разделить день на более-менее равные интервалы и понимать, сколько времени прошло с рассвета, и сколько осталось до заката. Тут нужно чётко понимать, что вопрос «сколько сейчас времени?» не интересует практически никого, интересно именно, сколько времени мы уже работаем, и сколько ещё осталось? Затем появляется клепсидра (этимология: «ворует воду»), позволившая более точное измерение маленьких интервалов — например, для того, чтобы засечь время речи выступающего. Песочные часы концептуально от клепсидры практически не отличаются — это чисто техническое усовершенствование, снижающее зависимость измерения времени от температуры.
Затем появляются механические часы. Без циферблата, то есть они тоже не отвечают на вопрос «сколько сейчас времени», они могут разбудить утром (восход солнца) либо подсказать, что сейчас время молитвы.
Анекдот про жалобы на подчинение времени ещё с античности (в передаче нет более точной ссылки): вот де мол, раньше мы ели, когда были голодны, а теперь едим, когда на часах полдень.
Время дня (от восхода до заката) и ночи (от заката до восхода) делится на 12 часов каждое. Понятно, что длительность часов меняется в зависимости от местонахождения измеряющего, а также времени года. Забавно, что изначально деление на 12 часов появилось для ночи — египетским астрономам нужно было как-то обозначать разные моменты в ночи. А потом уже оно распространилось и на день.
При этом точность даже механических часов такова, что за сутки они могут убегать минут на 40. То есть, каждый день их всё равно подводят. И тут я вспомнил, как недоумевал над ora italica — в Италии вплоть до начла XIX века сутки начинались с заходом Солнца, и каждый день часы подводили. До сих пор в Италии видно огромное количество циферблатов с XII там, где у нас III, и с XXIV там, где у нас IX (см. пример из Венеции на первой же фотографии). С этим объяснением логика становится чуть более понятной — часы и так надо было подводить каждый день, поэтому мелкая поправка из-за разницы продолжительности дней в зависимости от сезона становится несущественной.
Окончательно логика проясняется, если вспомнить первоначальный смысл часов — отвечать не на вопрос «сколько времени?», а на «сколько прошло с рассвета?» или «сколько осталось до заката?». В передаче говорят о культурном шоке при переходе на привычное для нас деление времени на сутки с фиксированной длиной часа. Что означает для жителя того времени фраза «сегодня восход Солнца в 6 утра»? Как может быть «время восхода Солнца», если восход или заход Солнца сами определяют время?
Тем не менее, использование механических часов постепенно привело к замене определения понятия «час» с «одной двенадцатой дня или ночи» на «некоторая продолжительность времени». Это принципиально другое значение — мы где-то в душе соглашаемся, что часы должны правильно работать не только здесь и сейчас, а и в другом городе (то есть, их «час» равен нашему «часу»), и в другое время (зимний «час» равен летнему). Это серьёзный шаг в сторону универсального времени — в отличие от наблюдаемого.
Затем наступает XVII век. Галилей открывает закон математического маятника (период колебания зависит только от длины), и на этом принципе Гюйгенс в 1657 году строит первые часы с маятником. Точность измерения времени повышается просто на порядки.
И одновременно происходит концептуальная революция: мы определяем время как некоторую математическую абстракцию, существующую вне наблюдаемых нами явлений (в передаче процитировали и греков, как обычно использовавших всё до нас, но про которых к тому времени успели забыть, и Возрождение не помогло восстановить этот концепт абстрактного времени). То есть, мы всё ещё используем различные периодические явления для того, чтобы отмерять равномерные промежутки времени (будь то движение Земли или колебание маятника), но одновременно Галилей и Ньютон начинают работать с математической абстракцией, с переменной «время» — происходит математизация времени. Как следствие этой математизации — мы можем изучать какие-то явления в зависимости от новой переменной времени. Это ещё один стимул постоянно улучшать времяизмерительные приборы.
В это же время появляется концептуальная возможность инверсии времени и пространства — на графике всегда можно повернуть оси: не важно, рисуем ли мы расстояние как функцию от времени или время как функцию от расстояния, важна сама форма полученной кривой. Эйнштейн потом доработает эту идею :-)
После маятника в 1657 году, в 1675 году Гюйгенс сделал часы на пружине. Проблема с маятником в транспортабельности часов — часы с пружиной уже можно переносить. Люди активно работают над часами, которые можно было бы использовать на корабле («Остров накануне»!), потому что знание времени поможет точно определять долготу корабля (широту легко измерить по Солнцу и звёздам). В 1707 году происходит крупное кораблекрушение (неправильно определили координаты, налетели на камни, порядка 2000 погибших моряков), после чего в Англии и во Франции объявляют о конкурсе на корабельные часы, и к середине XVIII века проблема практически решена (балласт для удержания горизонтали даже при качке + пружина из двух металлов, компенсирующих температурное расширение).
Следующая веха — середина XIX века, железные дороги. До сих пор время было локальным — мы уже сделали универсальным измерение промежутков времени (наш «час» — это тот же «час», что и в соседнем городе), но время не синхронизировали, потому что незачем, и каждый город живёт по своему солнечному времени. Для железных дорог сначала вводят национальное время (парижский меридиан), а потом и всемирное (Гринвич). В это же время и по этой же причине происходит популяризация понятий «минута» и «секунда» — до железных дорог нормальному человеку достаточно было часов.
Концепт минут и секунд при этом ещё с Вавилона, достоверное измерение — с Гюйгенса, при железных дорогах произошла именно популяризация.
К началу XX века измерение времени стало настолько точным, что люди впервые заметили нерегулярность вращения Земли. Я думаю, мало кто к тому времени задумывался об очередной смене концепта — но вместо времени, плотно завязанного на вращение нашей планеты, мы впервые чётко начали говорить об абстрактном времени, которое течёт вне зависимости от Земли.
Примерно в этот же момент красивый анекдот: учёные прочитали вавилонскую табличку с описанием солнечного затмения. Расчёты при этом показывали, что затмения в Вавилоне не было видно, оно было минимум в 200 километрах от города. Разгадка в замедлении вращения Земли (приливы) — если его учесть, то расчёты показывают затмение в Вавилоне.
В эту же эпоху концепт времени распространяется на другие цивилизации. В передаче цитируют первое упоминание понятия «время» в китайском языке — японско-китайский словарь 1908 года. В Японию термин «время» попал в XIX веке, оттуда — в Китай. В качестве анекдота пишут, что слово «время» перевели на китайский как «между моментами», тогда как слово «пространство» — «между пустотой». В этом месте все присутствующие в студии с удовольствием зависли :-)
Потом приходит Эйнштейн, и своей теорией относительности подрывает саму идею единого времени. Например, говорит он, масса деформирует не только пространство, но и время. И мы сейчас это можем подтвердить прямым измерением: на вершине горы часы идут не так, как на уровне моря. И это не изменение структуры часов — это изменение структуры времени. Заодно теория относительности пересматривает концепт единой системы отсчёта, в том числе понятие «одновременности» — всё, больше невозможна никакая «точки зрения Бога». «Центр всего» не может существовать даже концептуально.
Затем пришли кварцевые, а потом и атомные часы. В 1967 году переопределили единицу времени через свойства материи. Принцип всё тот же: для измерения времени мы используем регулярность некоего периодического события. Но впервые это событие никак не связано с вращением Земли. Мы до сих пор продолжаем синхронизировать время с вращением Земли через UTC, добавляя високосные секунды. Но всё больше и больше шансов, что вскоре и на это мы забьём — кому не нужна такая точность, тому високосные секунды точно не нужны, а кому нужна точность — ему от этих секунд только лишняя головная боль.
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2021-11-25 09:46 am (UTC)А про сравнение с температурой — красиво. Сложно представить то же самое для времени, но красиво.
no subject
Date: 2021-11-25 08:34 pm (UTC)ну, а точность всегда нужна. секунда это слишком много, в технике вполне используются фемтосекунды и аттосекунды например.
вот практический пример. например, я хочу сделать интерферометр с базой равной диаметру орбиты Земли вокруг Солнца. такие штуки есть на самом деле. просто записываю радиосигнал от звезды. а потом снова его записываю, но уже через полгода. и их между собой интерферирую. вот для такого хорошо бы часы поточнее