Merenje vremena
Bog koji poravnava sve puteve

“Vreme i njegova egzistencija su usko povezani sa egzistencijom svemira!” - Platon



U staroj Grčkoj, doletanje ždralova označavalo je vreme za setvu i sađenje povrća a povratak lasta završetak vreme obrezivanja drveća. Ali, mnogo ranije, ljudi su uočili da tačnije vremenske podatke mogu dobiti posmatranjem kretanja nebeskih zvezda i planeta. U Egiptu su astronomi i matematičari još od 2.100–1.800 g.p.n.e, posmatranjem položaja i kretanja zvezde Sirijus na nebu, određivali početak godine. Arhitas iz Tarenta, (428–347. g.p.n.e.), u svojoj rečenici “vreme je veliki broj malih pomeranja, odnosno određeni interval u strukturi svemira”, verovatno je prvi matematičko vreme definisao kretanjem svemirskog sistema. Za Platona, vreme je matematička veličina a njena veličina je izvedena iz kretanja planeta. Aristotel je bio još precizniji: “Ne samo što kretanje merimo pomoću vremena već i vreme prema kretanju zbog toga što jedno uslovljava drugo”. Prodor heliocentrične teorije i teorije kretanja planeta prema Keplerovim zakonima doveo je do matematičkog definisanja pojma. Francuski astronom i matematičar Pjer Simon de Laplas okarakterisao je vreme kao “...umnožavanje kontinuiteta niza događaja u našoj svesti”. A Isak Njutn je 1687. pisao: “...apsolutno vreme, stvarno i matematički, teče ravnomerno samo od sebe i iz svoje prirode bez bilo kakvog odnosa sa spoljnim svetom.”

Promena dana i noći najviše je uticala na stvaranje predstave o vremenu. U staroj Grčkoj se smatralo da je dovoljno da se vreme između izlaska i zalaska sunca podeli na jutro, podne i veče. Na isti način se delilo i noćno vreme. Nešto tačniju podelu razvili su Rimljani u I v. kod kojih je dan imao sedam delova: mane, dies, merides, suprema, vesper, nox i intempestas. Vreme noći delili se na četiri dela zbog smene noćnih straža.

Kod Egipćana i Rimljana novi dan je započinjao u ponoć. Vavilonci, Sirijci i Persijanci su za početak dana smatrali izlazak Sunca, Arabljani podne a Jevreji i Kinezi zalazak Sunca. Prema Hiparhu (2.v.p.n.e.) dan je započinjao u ponoć. A grčki astronom Ptolomej (90–160. g.), početak dana je stavio u podne. Mnogo vekova kasnije, Ptolomejev način je preuzeo i poljski astronom Nikola Kopernik, koji je određivanje podneva pasažnom metodom, tj. tako da se ono izmeri u vreme prolaza Sunca kroz teritorijalni meridijan, smatrao veoma tačnim, pa je prema tome prikladno za računanje početka dana.

Sunčani sat

Prvi sunčani časovnici pravljeni su u Egiptu, u obliku ogromnog kamenog obeliska sa špicem na vrhu, postavljenog na trgu ispred hrama koji je služio za poštovanje kulta boga Sunca. Prvi sačuvani obelisci namenjeni merenju vremena potiču iz 14.v.p.n.e. Iz promene dužine i smera dobijene senke bilo je moguće posmatrati međusobno kretanje Sunca i Zemlje. Do danas je sačuvan visoki obelisk na Trgu Sv. Petra u Rimu, visok 35,5 m. koji je iz Heliopolisa dopremio car Kaligula, 38. g.



Pored statičnih visokih kamenih obeliska – gnomona, kojima se merilo vreme, Egipćani su stvorili i pokretne, ručne merne instrumente. Kod merenja, donji deo instrumenta sa skalom koji se drži u ruci usmeravan je u pravcu Sunca. Na gornji poprečni deo instrumenta, koji stoji upravno na deo sa skalom, pada zrak Sunca čija senka pokazuje vreme na donjoj graviranoj strani. Treća vrsta egipatskog sunčanog sata bile su Stepenice sunca sa površinom za senku, podeljenu na stepene. Građevina je postavljena u pravcu istok-zapad. Pri izlasku Sunca, senka je padala na gornji rub zapadnih stepenica a potom opadala da bi u podne potpuno nestala. U poslepodnevnim satima senka se ponovo pojavila u donjem delu stepeništa, odakle je rasla da bi, pri zalasku Sunca, dotakla ivicu gornje istočne stepenice.

Na kraju 5.veka p.n.e. Grk Aleksandar, iz Mileta, koji je učio astronomiju u Egiptu, prvi je gradio gnomone za merenje vremena upravljajući se prema Suncu. Anaksimandar, koji je učio od Vavilonaca, 547. g.p.n.e. u Sparti je postavio prvi sunčani sat.

Prvi grčki sunčani satovi napravljeni su na ostrvu Dodekanezu, gde su ih doneli Haldejci. Poznavanje vremena bilo je za Grke veoma važno. Ono je određivalo trenutke za rad, jelo i počinak. Na sunčanim satovima radio je i astronom Eudoks, iz Knida (408-356. g.p.n.e). Aristarh, sa Samosa (320-250. g.p.n.e), uradio je pločaste, kružne sunčane satove sa polukružnim skalama, podeljene na pet nejednako dugačkih delova (sati). Pravljeni su statični i prenosivi satovi. Pošto se u to vreme nije znalo za kompas, postavljanje sunčanog sata određivano je posmatranjem solisticijuma i ravnodnevice, a to je bilo dva puta godišnje.

U Rim, sunčani satovi donešeni su iz Grčke. Rimski vojskovođa Papirius Kursor je 293. g.p.n.e. postavio sunčani sat na hramu Gvirinova. Trideset godina kasnije, konzul Marius Valerius Mesala, sa Sicilije, dopremio je sunčane satove i postavio ih na rimskom Forumu. Satovi su bili napravljeni za paralelu pomerenu za 40 južnije i služili su u Rimu sve do 164. g.p.n.e. Sto godina kasnije, Marcius Filipus je, pored ovih, izgradio druge sunčane satove priređene za geografski položaj Rima. Oko 250. g.p.n.e. u Rimu su se pojavili prenosivi sunčani satovi u obliku pločica, pravljeni od bronze ili slonovače. Na površini sata bilo je označeno sedam vodoravnih i uspravnih krugova a ispod njih 12 meseci. Sa strane je postavljen šiljak koji je obavljao ulogu gnomona. Poznati rimski arhitekta i graditelj Marko Vitruvije Polion, koji je gradio u vreme Cezara i Avgusta, u svom spisu “Arhitektura” opisuje 13 vrsta sunčanih satova.

Epohu modernih sunčanih satova otvorilo je otkriće iz 1431. g. prema kom se Sunčeva senka kretala u smeru Zemljine ose. To je podrazumevalo da je ploču – polos, sunčanog sata na koju pada senka, potrebno postaviti pod uglom od 150.

Na ovaj način cele godine se mogla primenjivati ista dužina senke, bez obzira na promenljivu visinu Sunca. Sunčane satove sa polosom spominje rukopis Teodorika Rufika iz 1447. Neki satovi iz tog doba imali su istovremeno i gnomon i polos. Slične satove pravili su arapski astronom Sibt al Maridini u 15.veku i egipatski astronom Ibn al Magdi.

Sunčani satovi su mogli pokazivati tačno vreme samo pod uslovom da su bili postavljeni na tačnoj geografskoj širini mesta merenja, tačnog kalendarskog datuma i ugla deklinacije Sunca u trenutku merenja vremena. Da bi se ispunili svi ovi uslovi, trebalo je na brojčanik nacrtati složene krivulje i izračunavati tačan položaj pet pokazivača na brojčaniku. Sve je to odbačeno uvođenjem kompasa i polosa. Za precizno očitavanje vremena bilo je potrebno tačno postavljanje sata prema ravni mesnog meridijana – polos nagnut u pravcu Zemljine ose morao je ležati u ravni meridijana. Pomoću kompasa je potrebno odrediti severno–južni smer ose Zemlje. Prvi koji je proizvodio sunčane satove sa korigovanim kompasom bio je astronom i matematičar iz 14.veka Johanes Miler, iz Nirnberga.

Zvezdani sat

Stari astronomi utvrdili su da se merenje vremena može odrediti samo u uočavanju i poređenju položaja i kretanja zvezda i planeta. Zato su prva pomagala za merenje vremena bili zvezdani satovi – astrolab koji je prvi opisao grčki astronom i matematičar Ptolomej. U opisu se kaže da su to dva prstena koji predstavljaju ekliptiku i ekvator, s okretnom osom. Astrolabom su određivani položaj Sunca, njegova visina iznad horizonta, izlazak i zalazak Sunca, dužina dana i noći. Otkriće načina određivanja vremena merenjem visine zvezda pripisivano je Grku Hiparhu, 2.vek p.n.e. Od Grka, ovaj metod preuzeli su Arapi koji su svojim astrolabom merili vreme sa greškom od 1 do 2 minuta. Mnogi su astronomi, metodom visine, merili vreme sve do 17. veka. Među njima i Tiho Brahe koji je dostigao tačnost merenja s razlikom od samo nekoliko sekundi.

Vodeni sat

Prilikom oblačnog vremena, nepogoda i drugih promena, Sunce je zaklonjeno pa je nemoguće meriti vreme. Zato je stvorena veštačka jedinica vremena – određena količina materije koja prolazi kroz uređaj za merenje. Za materiju za proticanje upotrebljavana je voda. Merenje vremena proticanjem vode poznavali su Egipćani i narodi Bliskog istoka, Indije i Kine. Bile su to polukružne činije sa obeleženom skalom u njoj i malim otvorom na dnu. Činija je potapana i voda ju je kroz otvor punila a na obeleženoj skali je praćeno vreme.

Za vreme faraona Amenhotepa III (1414-1375. g.p.n.e.) upotrebljavani su isticajni vodeni satovi sa gravurom na unutrašnjoj strani i dvanaest dvanaestosatnih skala za merenje vremena u određenim mesecima. Posuda se punila do ruba vodom koja je isticala kroz mali otvor na dnu. Iako jednostavni i neprecizni, ovim instrumentima egipatski astronomi prilično su tačno izmerili prečnik Sunca. U Indiji su bili poznati vodeni satovi pod nazivom jala–jantra, 300. g. p.n.e. Bili su to satovi za isticanje vode, sa otvorom na dnu. Oko 650. g.p.n.e. vodene satove pravili su i Asirci. Empedoklo iz Agriganta je 450. g.p.n.e. vodenim časovnicima određivao trajanje sudskih procesa. Amfora visoka 1 m, široka 40 cm. i zapremine 1 hektolitar, napunjena je vodom. Na dnu je imala otvor 1,4 mm. Pražnjenje amfore trajalo je 10 sati. Proticanje vremena kontrolisano je na skali nanesenoj na plovak koji se spuštao sa padom nivoa istekle vode.Vodeni satovi su bili dobar pokazatelj rasporeda noćnih straža.

Sveća, ulje, pesak

Početkom 13.veka uvedeni su i satovi sveće. Bile su to sveće sa obeleženom skalom. Sagorevanjem, pokazivale su vreme i ujedno osvetljavale prostorije. Dužina ovih sveća bila je oko 1 m. Nekada su na stranicama sveća bili pričvršćeni ekseri ili metalne kuglice koji su pri topljenju voska postupno otpadali a njihov udarac na metalnu zdelu na kojoj stoji sveća bio je zvučni signal o vremenu.

Uljani satovi su imali ulje koje je trajalo 6 sati. Iznad je bio stakleni cilindar koji je sa spoljne strane bio graviran. (sl.11) Nivo ulja u posudi i njegova potrošnja određivali su vreme. Nastali su oko 300 g. i trajali sve do 20.veka.

Vreme nastanka presipnih peščanih satova je teško utvrditi. Bili su poznati u Aziji od davnina a pominju se u spisima iz vremena Arhimeda. Heron Aleksandrijski, navodi primenu peska, prosa ili semena gorušice kao materijala za presipanje iz posude u posudu. Jedan od najstarijih tragova peščanih satova je izveštaj iz 1339. nađen u Parizu. Sadrži uputstvo za pripremu sitnog peska iz prosejane prašine crnog mermera, prokuvanog u vinu i osušenog na suncu. Mana ovih presipnih satova je kratko trajanje i stalno prevrtanje posude. Zato su još 1679. izmišljeni automatski preklopno-presipni peščani satovi. Oblik posuda peščanog sata je oblika kupe zbog eliminisanja pritiska materije na otvor na dnu i skretanja težine sile na bokove posude.

Mehanički satovi

Najstariji nepotvrđeni izveštaji kazuju da je pronalazak mehaničkog sata pripisan papi Silvestru II (999-1003.) koji se, kao redovnik Gerbert Aurilaca (950-1003.) za vreme studija, upoznao sa principom rada arapskih vodenih satova. O mehaničkim satovima piše i Dante Aligijeri u „Božanstvenoj komediji” (1265-1321.). Razvoj mehaničkih satova počinje od 13.veka, proizvodnjom tornjevskih satova, počevši od engleskog Vestminstera 1288. zatim sata crkve u Kenterberiju 1292. pa dalje u Firenci, Kanu, Modeni, Padovi, Brižu, Doveru, Strazburu, Nirnbergu, Parizu, Bazelu, Pragu... Najstariji opis i nacrt mehaničkog sata objavio je profesor medicine i astronomije Đovani de Dondi Palaco del Kapitano, 1364. u Padovi. Razvoj mehaničkih tornjevskih satova trajao je pet vekova.

Glavni i gotovo jedini materijal tornjevskih satova bilo je gvožđe, od kog su izrađivani ne samo delovi ramske konstrukcije već i osovine, zupčanici, vretena, tegovi i ostali delovi. Sve ovo su radili kovači i bravari koji su bili i prvi časovničari velikih satova. Kovačka tehnika je bitno uticala na elemente mehanizma, klinaste spojeve delova okvira, osiguranje zupčanika poprečnim klinovima na osovini protiv osnog pomeranja... Spojevi su zakivani ili zavarivani u vatri. Nosivi vertikalni stubovi sata prvobitno su pratili vertikalu tornja crkve ali su poprečne grede postavljane pod uglom od 450. Vremenom, satni mehanizam je dobijao razne dekoracije i ornamentiku, figure koje su obaveštavale stanovništvo o vremenu, koje su se šetale, udarale u zvono...

Pre pojave mehaničkih satova, po gradovima su danju i noću telali oglašavali protekle sate. Sa pojavom tornjevskih satova, ulogu glasnika vremena preuzeo je mehanizam za zvonjenje. Zvuk sata sa tornja crkve, gradske kuće ili parlamenta obaveštavao je stanovništvo o tačnom vremenu. Kako su se gradovi širili, saopštavanje tačnog vremena bilo je teško uskladiti. Tu ulogu, u mnogim gradovima Evrope vremenom su preuzele astronomske opservatorije. Jednom dnevno, u podne, ispaljivanjem topovskih granata ili podizanje zastave na vrh tornja opservatorije, stanovništvo je obaveštavano o tačnom vremenu.

Na prelazu iz 14. u 15.vek, sve se više izrađuju kućni zidni satovi, isključivo od metala sa tegovima. Zidni satovi sa tegom bili su omiljeni i kasnije, kada je uveden pogon oprugom. Oko 1600. u engleskim časovničarskim radionicama nastali su zidni satovi – fenjeri, prvo gvozdeni a kasnije bronzani. Naziv sata je bio izveden iz oblika ormarića (sličan starom fenjeru) gde je smešten satni mehanizam. Brojčanik je bio ukrašen gravirama. Sve do kraja 17.veka, fenjerasti satovi su imali jednu kazaljku, koja je pokazivala sate, a od 18.veka dve kazaljke. Fenjerasti satovi su stajali na zidu a tegovi koji su ga pokretali visili su ispod. U 16.veku u Nemačkoj su se pojavili okrugli, tanjirasti satovi. Od 18.veka satovi poprimaju najraznoraznije likovne izraze i strukture, figuralne i svirajuće automate, slike, reljefe, njihalice, raznorazne verske, građanske i vladarske motive. Razvojem „stojećih“ zidnih satova razvija se i umetnički oblik kućišta. Metal se zadržao u izradi satnog mehanizma a kutija je rađena od drveta sa drvorezom, duborezom, intarzijom i inkrustaracijom. Pored hrasta, božikovine i zelenike, korišćeni su skupoceni mahagoni iz Indije, svetliji mahagoni sa Kube i crveni iz Hondurasa.

U 15.veku počinju da se izrađuju prenosni džepni i satovi na privesku sa pogonom na oprugu. Najveće radionice otvaraju se u Nirnbergu u Nemačkoj, u Bezansonu u Francuskoj, u Parizu, Londonu, Augsburgu, Amsterdamu, Briselu, Hagu. Zbog velikih ratova vođenih na tlu Evrope, mnogi časovničari sele se u Švajcarsku koja postaje centar proizvodnje satova. Godine 1701. u Švajcarskoj je izdata naredba prema kojoj se strancima zabranjuje rad u časovničarskoj struci a stranci koji su već dugo u toj struci nisu smeli svoju decu da uče časovničarskom zanatu.

Pored razvoja mehanizma, sat dobija oblike primenjene umetnosti. Izgledom i oblikovanjem satova bave se slikari, vajari, graveri, zlatari, staklari. Razvijaju se nove tehnike pozlate, pečenja emajla, glazure itd.

Prvi budilnik napravio je 1787. časovničar Levi Hačins. On je živeo u Novoj Engleskoj, gde su se ljudi budili sa izlaskom sunca. Zimi, u tom delu SAD, sunce izlazi kasnije. Pošto je bio savestan i vredan mladić, ova promena vremena ga je mučila jer nije mogao da se probudi u četiri sata kako je sam sebi odredio. I - smislio je da spoji mehanizam sata i alarmno zvono. Napravio je veliki zidni sat i u njega smestio veliko zvono. U određeno vreme satni mehanizam je aktivirao zvono. Od tada pa do kraja života (živeo je 94 godine), Hačins je svakog jutra ustajao u četiri sata uz zvonjavu sata.

Prvi primerak ručnog sata uradili su časovničari iz Ženeve, Žak Droz i Leše, ali ne zato što su to smatrali za praktičnu stvar već za ukras. Tokom celog 19.veka ručni satovi su bili isključivo ukrasi za ženske ruke. Najpoznatiji ženski sat tog vremena izrađen je za Napoleonovu suprugu Žozefinu. Prve ručne satove za muškarce naručila je nemačka vojna komanda 1880. za svoje artiljerijske oficire. Ali sve je to palo u zaborav. Početkom 20.veka u Parizu se našao Brazilac, Alberto Santos Dimon, poznat u mondenskim krugovima po pokušajima da napravi lelelicu i prvi poleti. Bilo je to vreme utrkivanja sa braćom Rajt, Bleriom, Možajskim i drugima ko će se prvi odvojiti od tla i leteti. Kontrolisati rad motora, poletanje i vreme provedeno u vazduhu džepnim satom bilo je nemoguće. Zato je Alberto Santos zamolio svog prijatelja čuvenog francuskog juvelira Luja Kartijea da mu napravi sat koji će nositi na ruci i istovremeno pilotirati i kontrolisati vreme. Dana 17. decembra 1903. Orvil Rajt na avionu tipa “flajer” sa 16 KS poleteo je u nebo. U proleće 1904. na avionu tipa “14 BIS” Brazilac Alberto Santos Dimon preleteo je 200 m brzinom od 41,2 km/čas. Bio je to prvi zvanični svetski rekord u brzini leta. Bio je to prvi čovek koji je vreme merio gledajući na ručni sat.

Obaveštavanje o tačnom vremenu postala je obaveza svake države. Pored javnih gradskih satova, posle pronalaska telegrafa, radio-aparata, televizije, telefona, odašiljanje poruka o tačnom vremenu postalo je sastavni deo života. Bežičnim radio-signalima, Pariska opservatorija i opseravorija u Griniča, dva puta dnevno slale su poruke o tačnom vremenu. Javio se pojam o fizičkom i građanskom vremenu i njihovoj razlici zbog rotacije Zemlje, kočenja i trenja mora pri plimi i oseki, itd. Astronomska skala UT 1 određena je za astronome, geofizičare i geodete a od 1. januara 1972. uvedeno je koordinisano svetsko vreme UTC (Universal Time Coordinated), čija je osnova međunarodno atomsko vreme TAI, proisteklo iz srednje vrednosti atomskog vremena velikog broja vremenskih laboratorija celog sveta.

M.T.
Planeta

---

Istočnoazijska horologija



Razdoblje japanske istorije nazvano Jamato nosi ime po nekadašnjoj istoimenoj provinciji. U toj provinciji, na ostrvu Honšu, bio je carski dvor. To je i doba uvođenja budizma u Japanu. Glavni pristalica budizma je princ Šotoku. Ovaj vladar sa kraja 6. veka prvi ostvaruje direktne kontakte sa Kinom pošto je pre toga ta veza ostvarivana posredovanjem Koreanaca.

Kineski uticaj u Japanu je sveprisutan u 7. veku. Tadašnja japanska vlada usvaja konfučijanske principe kineske dinastije Tang, a japanski car Tenči zaslužan je što je 671. godine napravljen prvi vodeni sat u toj državi. Pola veka nakon toga, budistički monah iz Kine, inače mehanički i matematički stručnjak Ji Ksing konstruisao je astronomski sat zasnovan na vodenoj sili.

Nebeske merdevine

Su Sung je sa saradnicima, 1088. godine, napravio složeni satni toranj. On je na viši nivo uzdigao ranija horološka ostvarenja Ji Ksinga i drugih kineskih mehaničkih stručnjaka. Za osmatranje, Su Sungov satni mehanizam imao je karakterističnu vrstu nebeske sfere, izrađene od bronze, koja se automatski okretala. Ispred je bilo pet ploča sa vratancima ispred kojih su se smenjivale ljudske figurice koje su pritom zvonile zahvaljujući malim zvoncima ugrađenim u mehanizam, ili pak udarale u gong. Neke od ovih figura nosile su table na kojima je bio ispisan sat ili doba dana. Satni toranj je bio visok oko 9 m. Nalazio se u gradu Kaifengu, na istoku Kine. To je prva poznata pojava rada na lančani pogon na bazi kojeg se okretala nebeska sfera, a što je opisao Su Sung u svojoj horološkoj studiji. Lančani pogon Kinezi su nazivali „tian ti“, odnosno nebeske merdevine.

U središtu šogunata

Godine 1543. jedan portugalski brod, sticajem okolnosti, završava na ostrvu Tanegašima, što je bio prvi dodir evropske i japanske civilizacije. Nakon toga dolazi niz trgovaca i katoličkih misionara u Japan iz više evropskih zemalja.

Jezuitski misionar iz Španije Francisko Havijer stigao je u Japan 1549. godine. Dve godine kasnije poklonio je prvi mehanički časovnik jednom vlastelinu. Kasniji misionari otvorili su školu za pravljenje satova u Nagasakiju,1600. godine. Proces ujedinjavanja Japana započela su dvojica „daimjoa“, Oda Nobunaga i Tojotomi Hidejoši. Japan je konačno objedinio šogun Tokugava Lejasu, za koga se zna da je posedovao evropski sat u obliku fenjera.

Izolacionistička politika Tokugava šogunata ostavila je traga i na horologiju. U potpunosti su zabranjeni svaki izvoz iz Japana 1635. godine i putovanja u inostranstvo za Japance. Bilo je dozvoljeno samo da se retkim brodovima iz Kine, Holandije i Koreje donosi roba, i to samo na jedno veštačko ostrvo kod Nagasakija. I hrišćantvo koje su širili katolički misionari potpuno je zabranjeno, 1614. godine. Izrada satova obavlja se pod pokroviteljstvom takozvanog neokonfučijanskog reda.


Stara kineska klepsidra
( vodeni sat )

Glavni centar proizvodnje satova u vreme Tokugava šogunata bio je na istom mestu gde je bilo i glavno političko središte. To je bio zamak Edo, u jednom kvartu današnjeg Tokija. Ranija škola u Nagasakiju izrasala je u kvalitetnu ispostavu za učenje časovničarskog zanata. Dobri satovi nastajali su i u gradu Sakai. Jedan od najznačajnijih zanatlija bio je Sukezemon Cuda. On i njegove kolege zaduženi su od šoguna da naprave takozvani vadokei, odnosno autentični japanaki sat.

Trebalo je vadokei prilagoditi japanskom lunarnom kalendaru. Izlazak i zalazak Sunca predstavljali su polaznu osnovu tog kalendara. Vremenski raspon između njih bio je podeljen na po šest japanskih jedinica za vreme. Dnevni i noćni sati, odnosno njihovo trajanje zavisili su od godišnjeg doba, izuzev kad je bila ravnodnevica. Dvanaest perioda dana su imali i nazive životinja.Vadokei su odgovarali japanskim vremenskim posebnostima. Kasniji modeli imali su zvona koja su zvonila u ritmu određene melodije.

Ukrašavani su na najrazličitije načine. Bilo je zidnih, stajaćih, na kaminu ili na ormanu. Najviše ih je pokretano pomoću tegova i onih koji su radili na bazi opruge.

Najzad, „seiko“

Godine 1868. u vreme vladavine cara Meiđija, dolazi do velikih promena u Japanu. Tada je poslednji šogun iz porodice Tokugava, Jošinobu podneo ostavku i odrekao se dobrog dela svojih ovlašćenja u korist cara. Izbio je građanski rat, koji će označiti konačan poraz šogunata. Nakon toga dolazi do nagle modernizacije praćene tehnološkim napretkom.


Sat poslednje Čing donastije

Od 1873. godine uvodi se gregorijanski kalendar. Dve godine kasnije, počinje masovna proizvodnja satova i nastaju fabrike. Prvi japanski džepni sat ugledaće svetlost dana 1879. godine. U to doba otvaranja Japana uništeni su brojni drevni vadokei-satovi, ili su izvezeni na zapad kao ukrasni predmeti.

Sledeći bitan događaj je otvaranje radnje Kintara Hatorija u Tokiju, 1881. godine. On je prodavao satove i časovnike. Hatori je uspeo da od obične radnje, u elitnom delu Tokija, pokrene masovnu proizvodnju. Fabrika „Seikoša“ je nastala 1892. godine. Najpre se krenulo sa izradom zidnih časovnika, pri čemu se ističu oni oktagonalnog oblika. Prvi put se u Japanu prave i džepni satovi u većim količinama.

Prvi ručni časovnici proizvedeni su 1913. godine u „Seikoša“ fabrici. Bili su emajlirani. Formiran je horološki institut zvan Šoko. Gradonačelnik Tokija dvadesetih godina prošlog veka, Šinpei Goto predložio je Šoko institutu da naprave ručni sat za svakog čoveka koji će se zvati „građanin“. Predlog gradonačelnika je prihvaćen. Kintaro Hatori će prvi put upotrebiti za svoje satne proizvode i danas čuveni naziv „seiko“, 1924. godine.

Pedesetih godina 20. veka javljaju se prvi automatski satovi. Međutim, firme „Seiko“ i „Citizen“ u najvećoj meri prave jednostavne hronografe. To su horološki intrumenti koji istovremeno obavljaju funkciju štoperice i sata. Šezdesete godine će označiti konačan prodor modernih tehnologija u japansku satnu industriju.

Prvi ronilački satovi pojaviće se 1965. godine. „Seiko“ uspeva da proizvede automatske hronografe pre švajcarskih proizvođača. Sledeći bitan korak na razvojnom putu japanske satne industrije je nastanak kvarcnog sata “astron 35 sq“ koji radi na bazi elektronskog oscilatora od kvarcnog kristala. Model “Seiko tvin kvarc” je, krajem sedamdesetih, postigao preciznost od plus-minus pet sekundi na godinu dana.

Jezuita u Zabranjenom gradu



Kinezi imaju specifične nazive za vremenske jedinice. Jednom sekundu odgovara „miao“. Period od petnaest sekundi Kinezi nazivaju „stari fen“. Njihov sistem mera počiva u dobroj meri na jedinici zvanoj „ke“ čija je tradicionalna vrednost bila stoti deo dana, odnosno 14 minuta i 24 sekunde. Korišćena je i jedinica „šičen“ koja je obuhvatala protok vremena od dva sata. Vremenom se, postepeno, jedinica ke usklađuje sa dvanaest dvostrukih sati pa postaje 1/96, 1/108 ili 1/120 deo dana.

Dolaskom jezuitskih misionara u Kinu, ke je fiksiran na trajanje od 15 minuta. Tako je i danas. Prilagođavanje zapadnom merenju vremena odslikava i to da novi fen odgovara jednom minutu, dakle četiri puta više nego stari. Sat se kaže „ksiaoši“, odnosno četiri „kea“. Dan je „ri“ ili „tian“ tj. 12 šičena. Postoji i poseban izraz za vreme od pet minuta „zi“ koji se koristi u kolokvijalnom govoru.

Prvi mehanički sat u Kinu doneo je, početkom 17. veka prvi Evropljanin pozvan u zabranjeni grad. To je bio italijanski jezuitski misionar Mateo Riči. Godine 1680. car Kanghsi bio je pokrovitelj prve radionice za izradu satnih mehanizama u Kini. Vremenom je ta radionica napredovala. U 18. i 19. veku ravnopravno su u Kini zastupljene satne tvorevine domaćih i evropskih majstora. Prva moderna fabrika satova u nastaje u provinciji Šantung, 1915.

Oliver Klajn
Planeta

Četvorodimenzionalni kontinuum



Samim tim što je merljivo, vreme je pitanje fizike a ne filosofsko. Mion živi dve mikrosekunde kad ga posmatramo iz sebe samih. Kada ga gledamo iz sistema u kome se kreće, u zavisnosti od brzine kojom se kreće, živi različito. Tu nema šta da se dokazuje, to je jednostavno tako.

Pa, ipak, filozofi su se pre naučnika pokušavali da odgnonetnu vreme kao prirodni entitet. Privlačila ih je apstraktnost ove najapstraktnije fizičke veličine. Martin Hajdeger, koga smatraju najvećim među filozofima modernog doba, objavljuje 1979. godine delo Sein und Zeit (Bitak i vreme).

- Šta je bitak, pitamo se svi mi zajedno? Filosofi pate od gubitka osećanja za brojeve. Prirodnjaci opisuju prirodu brojevima. To su dva različita pogleda na svet. Trebalo bi da budu komplementarni, da zajedno naprave jedan potpuni opis prirode. Ali tu postoji više problema, od terminoloških pa nadalje. Mi koji se bavimo brojčanim opisom prirode imamo jedan jezik, a oni koji se bave jednim fundamentalno drugačijim opisom prirode drugi jezik.

To konkretno znači da fizičar poseduje operacionalnu sposobnost da predvidi buduće ponašanje ali ne postavlja pitanje: šta stoji iza toga.

- Ta dihotomija u pristupu shvatanja sveta postaje dosadna. Tu se mi nalazimo u sukobu sa filozofima i svima ostalima jer smo operativno dostigli sistem znanja koji se maksimalno može postići. Što se pitanja opšte kvalifikacije tog znanja tiče, ljudi ne shvataju organsku potrebu za odgovorom na to pitanje. De facto, nema potrebe za tim. Neki od nas pate za tim da pomire ta dva pogleda na prirodu. Pojedinci lome glavu oko toga - drugi beže od postavljanja problema. Hiljadama godina ljudi se izbezumljuju tim pitanjem. Ali to nije opšti trend u nauci. Većina fizičara ne smatra da je filozofski aspekt pogleda na prirodu uopšte relevantan.

“Mikroskopičari” i “klasičari”

Vreme je „eluzivan pojam“, izmiče „egzaktnoj definiciji“, veli profesor Aničin. Može se definisati kao sukcesija stanja koja uzročno slede jedno iz drugog, ili kao ritam kojim se ona smenjuju, čiju dinamiku određuju prirodni zakoni. „S makroskopskog gledišta, vreme je određeno brzinom prelaska iz jednog stanja u drugo a u mikroskopskom pogledu ga određuju zakoni verovatnoće. U ovom slučaju postoji potpuna (univerzalna) korespondencija teorijskog pogleda na svet i interpretacije empirijskog“.

Ko god pokuša da filozofski razgrne neke detalje čovekove zavisnosti od vremena, neminovno upada u probleme koji nisu razrešeni. Interpretacija vremenskog sleda događaja u mikrosvetu ostaje i dalje nedefinisana. „Ima nekoliko pojava u prirodi“, navodi prof. Aničin, „koje nas ubeđuju da ne postoje tzv. skrivene varijable i čija bi vrednost trebalo da nam kaže šta će se u budućnosti egzaktno desiti. Po svemu sudeći, toga nema. Ja sam nuklearac, pa u tom smislu koristim nuklearne pojave. Ako imamo identična jezgra sa datom verovatnoćom za radioaktivni raspad, taj raspad se realizuje sa verovatnoćama srednje vrednosti verovatnoće za realizaciju tog raspada. To fluktuira sa verovatnoćama koje su otprilike proporcionalne kvadratnom korenu iz verovatnoće za datu realizaciju. Kad imamo mali broj tih realizacija, relativna vrednost tog kvadratnog korena je velika jer imamo veliku fluktuaciju. I obrnuto, kada je veliki broj realizacija, relativna fluktuacija je mala i to je gotovo klasično determinisano“.


Mikoroskopski sistem, pri prelazu iz jednog stanja u drugo, pri čemu ima više konačnih stanja, ima tačno određenu verovatnoću za prelaz u svako od tih finalnih stanja. Ona se realizuje sa tačnošću zavisnom od broja ukupnih realizacija. Ako bacimo kockicu sa brojevima od jedan do šest, verovatnoća da dobijemo bilo koji broj je jedna šestina, ali ona se realizuje samo kada beskonačno puta bacimo kocku. Uniformnost verovatnoća ishoda je veoma mala kada imamo mali broj realizacija. To je suština problema sa mikroskopskom strukturom makrosveta. Svi «mikroskopičari» prihvataju to zdravo za gotovo!

- Nema u tome ničeg neobičnog i niko se ne protivi takvom tumačenju verovatnoća događaja. Ali klasičari imaju načelni prigovor. Oni smatraju da moraju da postoje skrivene varijable, koje u nekoj dubokoj pozadini deterministički vode računa o tome šta će se desiti. Ja kao «mikroskopičar» znam da toga nema. Međutim, klasični fizičar ne može da istrpi da postoji proizvoljnost u realizaciji procesa koji uvek ima iste početne uslove, ali ne uvek i isti ishod. Te dve struje u interpretaciji prirodnih sistema, pa i vremena, u stalnom su sukobu. Jer, kada će se desiti jedan tako determinisani proces, isto tako je nedefinisano, ili je definisano samo u srednjim vrednostima. Srednji život jednog pobuđenog stanja je dve mikrosekunde u srednjem, kada će se raspasti u nešto drugo. Da li će se to desiti kroz jednu mikrosekundu ili kroz hiljadu godina, to ne znamo unapred, samo je verovatnoća za taj trenutak dešavanja različita.

Nuklearni fizičari su se srodili sa idejom da je priroda izgrađena na verovatnoći, ali većina determinističara nije, uključujući Ajnštajna, koji je takođe očekivao da u pozadini verovatnoća za događanje postoji neki deterministički mehanizam koji odlučuje kada će se šta desiti. To su finese, velike finese, a ne nešto trivijalno.

- Zašto je to tako, koji su to mehanizmi, nemamo pojma, ali nas celokupna empirija uverava da to tako funkcioniše. Uzmimo jedno jezgro koje u srednjem živi sto hiljada godina. Znači da imamo jako puno vremena da utvrdimo njegovu identičnost sa drugim isto takvim jezgrom. Ispada da ni jednim parametrom ne možemo da utvrdimo da postoji bilo kakva razlika. Potpuno su ista. Ali jedno će se raspasti sad a drugo kroz ko zna koliko godina. Ima u tome nešto što je suštinski probabilističko, a šta je to, niko nema odgovor – kaže profesor Aničin.

Upravljanje budućnošću



Merenje vremena je ljudima donelo mnogo koristi - od astronomskog do kvantno-mehaničkog. Astronomska metrika je najstabilnija i istorijski je osnovna. „Vreme od jednog dana, za koje se Zemlja okrene oko svoje ose, je inercijalna metrika i govori o konzervaciji momenta impulsa Zemlje, odnosno konzervaciji ugaone brzine kojom se ona obrće oko svoje ose. Drugim rečima, govori o izotropiji prostora, koja je povezana s konzervacijom momenta impulsa. Stalni moment impulsa rezultira u stalnoj ugaonoj brzini obrtanja oko ose jednog tela i ona daje osnovnu metriku. Možemo da kažemo, npr., da je neko živeo toliko i toliko hiljada obrtaja Zemlje oko svoje ose. Kretanje Zemlje oko Sunca za 365 dana je konstanta određena gravitacijom kao fundamentalnom interakcijom. Fundamentalne interakcije takođe određuju metriku vremena. Ideja svih konkretnih metoda za merenje vremenskih intervala počiva na stalnoj samerljivosti brzina odvijanja fundamentalnih procesa. Bitno je da se zna da je relativizam vremenskih intervala apsolutan.

Merenje uopšte, pa i merenje vremena, napisao je prof. Aničin, jedan je od dva osnovna stuba civilizacije a samo merenje, bunjuelovski rečeno, njen „diskretni šarm“.

- Poslužio sam se tim Bunjuelovim naslovom kultnog filma moje mladosti. To je teško pitanje, kome ljudi ne poklanjaju dovoljno pažnje.Fantastično je što operaciono imamo mogućnosti da promene u jednoj nano-sekundi kvantifikujemo s neverovatnom preciznošću. Pri toj činjenici svaka filozofska kategorizacija tog pojma pada u vodu, jer možemo da ga numerički kvalifikujemo s neprevaziđenom tačnošću. To nam daje mogućnost da baratamo prirodom kvantitativno, numerički, na način na koji ranije nismo mogli. Možemo da predvidimo šta će da se događa, da kažemo: znamo sa tačnošću od petnaest cifara koje će biti sledeće stanje materije. To niko nikada ranije nije mogao ni da sanja u opisivanju prirode. Taj pragmatičan pristup u opisivanju prirode daje nam moć, on određuje savremenu naučno-tehničku civilizaciju. Ko tom mogućnošću merenja vlada, taj vlada prirodom. To zvuči ružno, ograničavajuće (i apokaliptično!) ali nam daje sposobnost da upravljamo budućnošću.

Prostorni i vremenski interval

- Šta smo u stanju da uradimo? Da izvršimo sve korekcije na protok vremena zbog relativnog kretanja koordinatnih sistema. Zemlja se kreće unutar Sunčevog sistema, Sunce se kreće unutar galaksije. Sva ta relativna kretanja doprinose toku vremena jer je to u četvorodimenzionalnom prostorno-vremenskom kontinuumu povezano. Ako uzmemo deo prostornog kretanja, dobijamo isti toliki deo u vremenskom kretanju. Jedino je invarijantan prostorno-vremenski interval. Samo se jedinstvo prostora i vremena ne menja. Ako smo, na jednoj strani, dobili na prostornom intervalu, moramo toliko da izgubimo na vremenskom. Grubo rečeno, taj princip konzervacije je neprikosnoven. Opšta teorija relativnosti upravo na tome gradi svoj uspeh. Mašine koje mere vremenske intervale osećaju tu povezanost, dobitak na jednoj i gubitak na drugoj strani. Global Positioning System radi tačno samo zato što uzima u obzir efekte STR i OTR, odnosno vodi računa o preraspodeli prostornih i vremenskih intervala da bi se prostorno-vremenski interval održao uvek isti. Ceo ovaj sistem ne bi bio moguć da to tako ne funkcioniše. Zato i mogu da nas pogode navođenim projektilom gde hoće i kad hoće, plus minus 10 m. Izgleda da nema ništa jednostavnije od te suve teorije da suvlja ne može biti ali je zato primenjiva sasvim egzaktno. Neverovatno zvuči da se apstraktni pojmovi pokazuju tako egzaktnim.

Po pitanju merenja vremena, nema bogznašta još da se uradi. Što se same suštine prirode vremena tiče, fizika još nije ni začeprkala. Još uvek petljamo po površini. Standardni model elementarnih čestica i njihovih interakcija ima 20 slobodnih parametara. Te veličine se mogu uzeti samo iz eksperimentalnog iskustva: mase svih čestica, konstante interakcija, univerzalne fizičke konstante. Nemamo pojma zašto je masa elektrona 511 kiloelektronvolti, npr. Ali to moramo da uzmemo kao parametar za teorijsko razmatranje onog što se događa. Zašto su parametri elementarnih čestica i njihovih interakcija baš takvi kakvi jesu a ne nekakvi drugačiji, o tome ništa ne znamo. Iste smo neznalice kao i pre tri hiljade godina. Mi tek treba da objasnimo zašto svet izgleda ovako kako izgleda.

M. Rajković
Planeta

 

Od foliota do malaza cezijuma



Egzaktno merenje vremena počinje sa pronalaskom mehaničkog časovnika, krajem XIII veka. Prvi mehanički satovi pojavili su se na tornjevima (Vestminster 1288, Firenca 1300, Kan 1314) i bili su velike konstrukcije. Prvi takav sat sa sačuvanom tehničkom dokumentacijom je čuveni Astrarium (astronomski) na Kapetanskom domu u Padovi, iz 1364. godine, koji je profesor astronomije Đovani Dondi radio šesnaest godina.

Na svakom mehaničkom satu sa kazaljkom, za razliku od sunčanog sata na kome samo šeta senka ili peščanog gde pesak iscuri za određeno vreme, postoji analogni ili digitalni zapis vremena. U prvom razdoblju mehaničkih satova, za osnovno „sečenje“ vremena koristio se foliot, mehanička klackalica u vidu dvokrake poluge sa pomičnim utezima sa obe strane. Foliot je, veli Koički, određivao „elementarne porcije vremena“. Spojen preko zaprečnice prenosnim mehanizmom i energetskim izvorom, foliot je činio „komplikovan oscilatorni sistem“, čije oscilacije nisu bile naročito izohrone, pa je tačnost toranjskih satova sa polugom bila „veoma skromna“. Uprkos nastojanjima sajdžija da usavrše prvi mehanički sat, njegovo razdoblje je dugo potrajalo.

Hajgensovi izumi

Prava revolucija u merenju vremena nastala je 1657, kada je holandski fizičar i matematičar Kristijan Hajgens konstruisao prvi sat sa mehaničkim klatnom, na osnovu tada poznatih osobina klatna. Nešto kasnije, 1674. izumeo je i oscilatorni točkić sa spiralnom oprugom. Za sajdžije je najvažnije bilo klatno sa malim otklonom, koji zbog energiziranja sata može malo i da se menja. Vreme klaćenja je zavisilo od dužine klatna pa je tako konstruisano „sekundno“ i „polusekundno“ klatno. Sajdžijsko umeće se sastojalo u tome da se, u tim tehničkim okvirima, napravi sat. Uvođenjem klatna, Hajgens je tačnost svojih satova doveo do „zavidnih 10 sekundi u 24 časa“.

Oscilatorni točkić sa spiralnom oprugom je pomogao da se satovi sa klatnom „oslobode“ obaveznog vertikalnog položaja. Akademik Koički navodi da je ovaj specifični satni oscilator „preživeo u časovničarskoj praksi više od 300 godina i nalazi se u upotrebi i kod današnjih satova (balansni točkić ili balans i inercioni točkić ili nemirnica)“ a vremenom toliko usavršen da je dobijen „idealan oscilator za rad u otežanim uslovima prenosnog sata“. Ipak, ostao je nerešen još jedan krupan problem - zaprečnice ili ankera, kako bi se oscilacije stalno zadržavale. Anker je, kaže, kroz vekove predstavljao glavnu zagonetku i veliki izazov za generacije konstruktora satova, koji su u sisteme i rešenja (čak i elektromagnetska) za kontakt oscilatora sa ostatkom satnog mehanizma ugradili maštu, intuiciju i vrhunsko umeće. Pitanje ankera je rešeno tek pojavom kvarcnog sata.

Skidanje sata s gradskih tornjeva označilo je drugu revoluciju u istoriji časovničarstva. Ali, tada je trebalo potencijalnu energiju podignutih tegova za pokretanje sata zameniti novom pogonskom energijom. Nirnberški časovničar Peter Henlajn je 1510. godine došao na ideju da, za pokretanje sata, iskoristi energiju nategnute spiralne opruge. Henlajn je konstruisao prve prenosne satove, nazvane „nirnberška jaja“, koji su u to doba bili pravi tehnički hit. O mladom Henlajnu hroničar je zapisao da „konstruiše instrumente koji zadivljuju i najsposobnije matematičare, jer od gvožđa pravi satove sa mnogo točkića“, koji se mogu nositi u bilo kom položaju, jer nemaju tegova, pa “u džepu od kaputa ili u torbi rade po četrdeset časova i još pri tome izbijaju vreme“.

- Svi su vrlo brzo prihvatili sat sa oprugom. On je usavršen do oblika malog džepnog sata. Dalje se nije moglo, ali za svakodnevnu upotrebu sat sa oprugom je bio ne samo dovoljan nego je i prevazilazio ono što običnom čoveku treba - kaže Koički.

Era kvarcnih satova



Posle duge i suverene vladavine mehaničkih oscilatora - klatna i balansnih točkića - u Berlinu su, tridesetih godina XX veka, učinjeni prvi pokušaji da se oni zamene električnim oscilatorima. Time je počela „era kvarcnih satova“, koji danas prete da potpuno istisnu iz upotrebe stare dobre mehaničke časovnike. Za izradu ovih satova iskorišćena je jedna osobina monokristala u koje spada i kvarc. Ako se na pločicu takvog kristala, sečenog pod određenim uglom, dovede naizmenični napon odgovarajuće frekvencije, on proizvodi intenzivne mehaničke oscilacije. One su najintenzivnije kada se frekvencija dovedenog napona izjednači sa karakterističnom frekvencijom mehaničkog oscilovanja kristala određenih dimenzija. Za određenu debljinu kristala ta rezonantna frekvencija je veoma oštra i stabilna. Alo to saznanje pretočeno je u praktični sat tek kada je razvijena tehnika kojom su se listići kristala mogli precizno tesati na željenu frekvenciju .

- Kvracni satovi za široku upotrebu (zidni, ručni, budilnici) obično rade na principu svođenja oscilacija na jednu u sekundi. To se postiže polazeći od bazične frekvencije rezonance kristala od 4,194304 MHz i njenom dopunskom redukcijom putem dvadeset i dve sukcesivne binarne jedinice. To dovodi do veoma praktične frekvencije od jednog impulsa u sekundi, što se zatim koristi za dalji pogon sata. Razume se da je najveći problem izrada kristala sa gorenavedenom rezonantnom frekvencijom. U tu svrhu polazni kristal se do željene debljine doteruje hemijskim nagrizanjem (tzv. ecovanjem) umesto brušenjem. Od dužine vremena nagrizanja može se u malim koracima menjati frekvencija do željene vrednosti. Što je kvarcni rezonator tanji, to brže osciluje. Uporedo su razvijani minijaturni delitelji frekvencije u vidu visokointegrisanih elektronskih kola (čipova), kao i minijaturne pogonske baterije koje obezbeđuju da sat neprekidno radi godinu i više dana.

Prvi kvarcni satovi imali su digitalni displej, ali se brzo prešlo na tradicionalni analogni, kakav su imali mehanički satovi. Kvarcni satovi su danas u najširoj upotrebi i godinama pokazuju veoma tačno vreme. Moguće je, međutim, da kvarcni satovi iste marke pokazuju različito vreme: jedan vrlo tačno, drugi odstupa nekoliko sekundi, treći dvadesetak a najjeftiniji ii tridesetak, što zavisi od preciznosti izrade.

Treća revolucija

Atomski ili cezijumski satovi označili su, sredinom pedesetih godina XX veka, treću revoluciju u istoriji časovničarstva. Nazivaju se i cezijumski jer rade na bazi mlaza atoma cezijuma.To su čisto laboratorijski satovi, pravi uređaji, i nema ih u širokoj upotrebi. Postali su „neizbežan inventar meteoroloških i astronomskih laboratorija“.

- Atomski sat je poljuljao mit o „astronomskoj tačnosti“. Okretanje Zemlje oko Sunca i Meseca oko naše planete i Sunca, kao i drugih planeta unutar Sunčevog sistema smatrano je za apsolutno nedostižan pokazatelj tačnosti. Međutim, tačnost atomskih satova je fascinantna, s onu stranu realnosti. Primenom atomskih satova ustanovljeno je, na primer, da se rotacija Zemlje oko svoje ose stalno usporava tempom od jednog hiljaditog dela sekunde za sto godina. To je pripisano pomeranju vodenih masa za vreme plime i oseke zbog delovanja morskih struja i trenja vode sa dnom kod plićih mora. Još tačnijim merenjem vremena ustanovljeno je da na rotaciju Zemlje utiču i promena atmosferskog pritiska, povremeno gomilanje snega i vegetacije na kopnu, pomeranje velikih vazdušnih masa, itd.

U svetu danas postoji više cezijumskih atomskih satova, koji predstavljaju vrhunac u merenju vremena i standardizaciji frekvencije. Među najbolje, akademik Koički ubraja atomski sat u Fizičko-tehničkom institutu u Braunšvajgu (nemački Federalni institut za standarde), koji pravi grešku od jedne sekunde za milion godina i može se smatrati za apsolutni vremenski standard. Ovaj referentni sat u potpunosti kontroliše pokazivanje vremena zidnih i stonih kućnih satova jedne nove generacije. Na koji način?

- Cezijumski sat u Braunšvajgu je povezan u jedinstven sistem sa posebnom radio-stanicom DCF77 u Majflingenu (24 km jugoistočno od Frankfurta) koja, u sprezi sa satom, konstantno emituje standardne vremenske i frekventne signale koji se mogu primiti u radijusu od oko 1500 km. Oni se uspešno mogu primiti i na teritoriji naše zemlje. Svaki sat ove generacije ima radio-prijemnik podešen na frekvenciju stanice DCF 77. On se nakratko uključuje svakog celog sata kada se, preko ugrađenog dekodera, primi signal i izvrši fina korekcija pokazivanja vremena, koje se inače zasniva na internom kvarcnom oscilatoru.

Da li će teledirigovani sistem merenja vremena osvojiti i familiju ručnih satova - pokazaće vreme.

Planeta

Atomski sat



Atomski sat je najtačniji sat na svetu. On čak preciznije “beleži” vreme od rotacije Zemlje i kretanja zvezda. Bez njega ne bi bio izvodljiv ni GPS (Global Positioning System), navigacija ne bi bila moguća, položaji planeta ne bi se mogli određivati tako precizno, svemirski letovi ne bi mogli tako dobro da se “organizuju”… Dugoročna preciznost koja se postiže modernim cezijumskim časovnikom (najčešće korišćena vrsta atomskog sata) veća je od jedne sekunde na milion godina. Atomski sat je, time, u poređenju sa astronomskim tehnikama, preciznost merenja vremena uvećao milion puta.

Atomski sat je uređaj za standardizaciju vremena na osnovu učestalih oscilacija unutar atoma ili molekula. Daglas Dvajer, osnivač britanske firme “Frequency Precision”, u jednom elektronskom naučnom magazinu atomski sat poredi sa običnim časovnikom budući da i ovaj ima oscilirajuću masu i “oprugu”, ali dodaje da je velika razlika među njima u tome što se osciliranje u atomskom satu odnosi na jezgro atoma i okolne mu elektrone, i što se njegove oscilacije ne mogu smatrati pravom paralelom između klatna u časovniku i one fine opruge koja reguliše njeno kretanje. I atomski i običan mehanički časovnik za registrovanje protoka vremena koriste osciliranje, ali kod atomskog sata je ono određeno masom nukleusa i silom gravitacije, i elektrostatičkom “oprugom” između pozitivnog naboja nukleusa i elektronskog oblaka.

Atomi pod vakuumom

Atomi imaju karakteristične frekvencije osciliranja. Najpoznatija frekvencija je verovatno narandžasti sjaj natrijuma iz kuhinjske soli koja se prospe po plamenu. Atom može da ima mnoge različite frekvencije, ali je cezijum 133 element koji se najčešće koristi u atomskim satovima.

Da bi se cezijumova atomska rezonanca preobratila u atomski sat, neophodno je precizno izmeriti jednu od njegovih frekvencija, što se obično čini vezivanjem jednog kristalnog oscilatora za glavnu mikrotalasnu rezonancu cezijumovog atoma. Taj signal je u mikrotalasnom opsegu radijskog spektra i, sticajem okolnosti, u istoj je vrsti frekvencija kao direktno emitovani satelitski signali. Inženjeri poznaju način na koji se u toj oblasti spektra izrađuju odgovarajući uređaji.

Da bi se napravio sat, cezijum se prvo zagreva i atomi prolaze kroz jednu cev pod visokim vakuumom – prvo kroz magnetno polje koje selektuje atome odgovarajućeg energetskog stanja, pa potom prolaze kroz intenzivno mikrotalasno polje. Frekvencija mikrotalasne energije njiše se natrag i napred u uskom opsegu frekvencija tako da u jednoj tački svakog ciklusa prelazi frekvenciju od tačno 9,192,631,770 Herca. Domet mikrotalasnog generatora je ionako blizu baš toj frekvenciji, budući da potiče od preciznog kristalnog oscilatora. Kad atom cezijuma primi mikrotalasnu energiju na tačnoj frekvenciji, njegovo energetsko stanje se menja.

Na drugoj strani cevi, drugo magnetno polje izdvaja atome izmenjenog energetskog stanja ukoliko je mikrotalasno polje na tačnoj frekvenciji. Jedan detektor na kraju cevi daje output proporcionalan broju cezijumovih atoma koji ga udaraju, pri čemu su najveće vrednosti output-a onda kad je mikrotalasna frekvencija tačna. Ta najveća vrednost se potom koristi za izvođenje male korekcije kako bi se kristalni oscilator, odnosno mikrotalasno polje, podesili na preciznu frekvenciju. Tako utvrđena frekvencija se potom deli sa 9,192,631,770 kako bi se dobio jedan otkucaj po sekundi neophodan u realnom svetu.

Laboratorijski najprecizniji



Kako se meri atomsko vreme? Tačna frekvencija određene cezijumove rezonance se međunarodnim sporazumom definiše kao 9,192,631,770 Herca, tako da se, deljenjem output-a ovim brojem dobije tačno 1 Herc, ili jedan ciklus po sekundi.

Danas postoji više vrsta atomskih satova, ali svi rade na istom principu. Najveća razlika među njima se odnosi na element koji koriste kao sredstvo detektovanja promene energetskih nivoa: cezijumski koriste snop cezijumovih atoma, pri čemu sat uz pomoć magnetnog polja razdvaja cezijumove atome različitih energetskih nivoa; vodonični atomski satovi održavaju atome vodonika na odgovarajućem energetskom nivou u jednom kontejneru sa zidovima od specijalnog materijala tako da atomi ne gube prebrzo visok energetski nivo; najjednostavniji i najkompaktniji, rubidijumski atomski satovi, koriste staklenu ćeliju sa gasom rubidijumom, koja menja apsorbovanje svetlosti na optičkoj rubidijumovoj frekvenciji kad je okolna mikrotalasna frekvencija tačna. Najprecizniji su cezijumski atomski satovi sa normalnim magnetnim poljem.

Prve takve atomske satove proizvodila je “National Company” iz Masačusetsa (SAD), a danas ih prave razni proizvođači, uključujući “Hewlett Packard”, “Frequency Electronics” i “FTS”. Treba imati u vidu da nove tehnologije stalno unapređuju njihove performanse, pri čemu su najprecizniji laboratorijski cezijumski atomski satovi hiljadu puta precizniji od komercijalnih.

G.T.
Planeta

 

Livingston kad udari temu to je stvarno naucno i za svaku pohvalu. Meni ce u vezi vremena uvek biti zanimljivo ono da dva sata nikad ne pokazuju isto vreme i da covek koji ima vise satova nikad ne zna kolko tacno ima sati. Al bitno je da stigne na autobus...