1. fejezet Az idő dimenziója - A fizika története
Az idő mérése az egyik legfontosabb feladata a tudománynak a térben és időben fellépő jelenségekkel foglalkozó feladata. Nézzük a helyzetet ezen a területen.
Kantnak mindenesetre igaza volt, amikor az idõt az emberi elme által lezárt elmélkedés formájaként ábrázolta. Ez a szemlélés folyamatos. De a folytonosság soha nem hordoz magával saját mércét; ezért az idő méréséhez szükség van egy intézkedési rend bevezetésére *. Például tetszőlegesen beállíthatja az időbélyegeket, számozással ütni, miközben valaki öklével ütni kezd az asztalon. Ha az egyes eseményekkel való egyidejű hatások száma minden egyes eseményhez kapcsolódik, akkor az események időbeli sorozata sorszám szerint történik.
*) A láncolatnak önmagában van saját mércéje: meg lehet számolni a kapcsolatait; ugyanúgy, mint egy tökéletesen homogén szál mérésére, hozzá kell adnunk mellé egy skála, és hozzá kell osztanunk annak felosztását.
Természetesen az ilyen időmérés már nem elég sokféle célra a mindennapi életben; segítsége nélkül lehetetlen például egy vasúti menetrend létrehozása. Ez utóbbit a mozdonymozgalomnak kell vezérelnie, bizonyos természetvédelmi törvények szerint, és az idő fenti meghatározása semmi köze e törvényekhez. Így az időmérési célnak kapcsolódnia kell a természet törvényeihez, és pontosan olyan kapcsolathoz, amely kielégíti a tudomány követelményeit, amelyekben a természet törvényei a legegyszerűbb módon megfogalmazhatók.
Ez a gondolat, ha alaposan megvizsgálja, az alapja az ősi homok- és vízóra. Megállapítható, hogy egy ilyen folyamat, mint egy bizonyos mennyiségű homok vagy víz áthatolása egy lyukon keresztül, mindig ugyanabban az időben tart; mennyi az ilyen állítás kielégíti a célt - a tapasztalatnak el kell döntenie. De egy ilyen óra megáll, miután elhaladt az egész homok vagy víz tömegén; Újra beindításra van szükség, és ez az interferencia befolyásolja az idő mérését. Ugyanez vonatkozik a felhasználás a középkorban az órát súlyokkal, ami arra szolgált, hogy idő méréséhez késleltetett levegő súrlódás ejtősúlyok, valamint az egyszerű inga, a határidő a rezgés, amely a Galileo tett intézkedés az idő. Galileo felfedezése a korszak függetlenségének az oszcillációk amplitúdójától nagy eredmény volt, bár ez a függetlenség csak nézeteivel ellentétben csak közelítő; csak kis elmozdulások esetén fordul elő.
A döntő lépés létrehozására óra a modern értelemben tette 1657-ben Christiaan Huygens (1629-1695) - az, aki felfedezte a gyűrűt a Szaturnusz, és akikkel találkozott, több alkalommal. Bevezette a "visszacsatolás" elvét *), az elmúlt idõszakot természetesen az E. Rumer ** tanulmányából csak 1906-ban vettük fel az elektromos oszcilláció ingadozásával kapcsolatban.
**) Rumer felfedezés szikra-távadókkal kapcsolatban. 1913-ban Forest és majdnem egyidejűleg a Meissner bevezette a visszacsatolást az elektroncsöveken dolgozó távadók számára, amelyek most sokkal fontosabbak.
Minden eszköz esetében az óra három alapvető részből áll. Először is, rezgésforrásuk van, leginkább inga vagy spirál formájában; A rezgések időtartama időbeli mérést ad. Az ingadozások azonban súrlódási ellenállás miatt elkerülhetetlenül elhalványulnak, hacsak új energiát nem táplálnak. Ezért az óra második lényeges része. olyan energiaforrás, amely felhalmozza az energiát egy rugalmas rugó rugalmas energiájának formájában vagy egy felemelt súly potenciális energiája formájában; új designokban néha elektromos akkumulátort használnak. A harmadik és fő rész a készülék, amely ezt az energiát az oszcilláció forrása számára szállítja; úgy kell tennie, hogy ne zavarja az oszcilláció periódusát, ugyanakkor a rezgésforrásnak meg kell határoznia a pillanatokat, amikor az energiaszállításra szükség van. Ez a lényege a visszacsatolásnak, amely először Huygens óráiban mutatkozott be egy inga és egy spirál. De minden terv esetében szükség van energiára időről időre. Ez a beavatkozás azonban elvben nem zavarja az óra menetét. Így azt mondhatjuk, hogy az ilyen órák alapvetően folyamatosan mérik az időt.
Természetesen az óra technikája javult. A pontossági követelmények, amelyek ma már többé-kevésbé jó órával találkoznak, a Huygens idején elérhetetlenek voltak. Különösen fontos volt a VA Marrison 1929-es kvarcórák találmánya, amelyet továbbfejlesztettek A. Scheibe és W. Adelsberger. Ezekben az órákban az oszcillációs forrás egy kvarc rúd, amely másodpercenként körülbelül 100 000 oszcillációt tesz lehetővé, és a kvarc piezoelektromos tulajdonságai miatt visszacsatolással kapcsolódik az elektromos akkumulátorhoz. A tanfolyam állandó, napi 1/1000 másodperc pontossággal.
Annak érdekében, hogy az idő mérését a közélethez igazítsa, az óra még mindig kalibrálva van a Földnek a rögzített csillagokhoz viszonyított forgatásával kapcsolatban. A csillag napja a csillagdiagramnak ugyanazon a csillagon belüli két lépése között van, és az átlagos napsütéses nap, amelyet 24 órával (60 perc / óra és 60 másodperc / perc) osztunk, 1/365 hosszabb. Az igazi napsütéses nap, amelyet a nap két átjárójának a meridiánon keresztül mérnek, egész évben változik; ezért a napsugárzók 1/4 óráig eltérnek a helyesen működő mechanikus órához képest. A fizika a mechanikai órák időmérésén alapulva magyarázza ezt a Föld pályájának eltérései a körből és az ekliptikus sík lejtéséből *). A fizika, amely az idő mérését az aktuális napsütésben kívánja alapozni, szembesülne azzal az elgondolkodtatott kérdéssel, hogy miért látják az összes mesterséges órát, ami állandó éves ingadozásokat mutat.
*) Ez azt jelenti, hogy a föld tengelye nem merőleges a Föld mozgásának síkjára, de 23 ° -kal hajlik a normálishoz képest.
Természetesen hipotézisnek tekinthetjük azt a kijelentést, hogy a Föld forgásának időszaka alkalmas az óra kalibrálására, azaz, hogy a Föld forgási sebessége állandó, amikor más jó órákkal mérjük meg az időt. Ennek a hipotézisnek a vizsgálatához két módszer létezik. A jó kvarcórák konzisztens leolvasása jelzi, hogy a forgási idő változik, amelyet ezredmásodpercben mérnek. De sokkal pontosabb az összehasonlítás a Hold mozgásával és a belső bolygókkal. A Föld forgása által meghatározott idő az elmúlt két évszázadban 30 másodpercenként (majd a lemaradásig, majd a gyorsulásig) különbözik a mozgalom fizikai megértéséhez használt időtől. A cél elérése érdekében az idő mérését a "bolygóóra" szerint kell elvégezni, mivel a legpontosabb *).
*) W. Meueremann, Die Schwankungen unseres Zeitmasses. Ergebn. d. exakten Naturwissenschaften 7, 92 (1928).
Mindezekkel a gondolatokkal elvonjuk attól a tényt, hogy a vizsgált órák bármelyike a Föld körül a Nap körül mozog, és részt vesz a napi forgatásban a Föld tengelye körül. A relativitáselmélet tanítja nekünk, hogyan számoljuk ki az ehhez a mozgáshoz szükséges speciális korrekciót; A korszerű mérési pontossággal azonban ez a korrekció nem vehető figyelembe.