لطفا منتظر باشید ...
زمان
دوره اي است كه يك عمل يا يك رويداد رخ مي دهد .از هر چيزي كه تغييرات منظم دارد مي توان براي سنجش زمان استفاده كرد . زمان مانند طول و جرم يك مفدار بنيادي در فيزيك است و بعد چهارم آن محسوب مي شود . براي اندازه گيري زمان سه روش موجود است . دو روش اول بر مبناي حركت روزانه ي زمين به دور محورش است . اين روش ها به وسيله ي حركت ظاهري خورشيد در آسمان ( زمان خورشيدي ) يا حركت ظاهري ستارگان در آسمان ( زمان نجومي ) تعيين مي شود . روش سوم اندازه گيري زمان مبني بر دوران كامل زمين به دور خورشيد ( زمان زيجي ) است .
زمان خورشيدي
حركت ظاهري خورشيد از عرض آسمان براي مدت هاي طولاني براي اندازه گيري زمان استفاده مي شد . در تمام مكان ها وقتي كه خورشيد به بالاترين نقطه ي آسمان مي رسيد ظهر محسوب مي شود . اين نقطه نصف النهار است . فاصله ي ميان گذر پياپي خورشيد از عرض نصف النهار يك روز است و اين روز طبق عادت به 24 ساعت تقسيم شده است .طول روز مطابق با خورشيد در تمام سال يكسان نيست . اين متغير بودن به دليل بيضوي بودن مدار زمين و ميل دايرةالبروج نسبت به معدل النهار ( استواي آسمان ) است . اين اختلاف گاهي به 16 دقيقه هم مي رسد . با اختراع ساعتي دقيق در قرن 17 اين اختلاف معني دار شد . به اين ترتيب زمان خورشيدي ( كه مبني بر حركت فرضي خورشيد با سرعت هموار در سراسر سال مي باشد ) اختراع شد .
زمان استاندارد
نيم روز هر محل زماني است كه خورشيد به بالاترين نقطه خود در آسمان رسيده باشد . هنگامي كه مردم ساكن در نقاط غربي يك محل هنوز به نيمه ي روز نرسيده اند ساكنان نقاط شرقي عصر را از سر گذرانده اند . با چرخش زمين نقاط مختلف از شرق به غرب به ترتيب به نيمه روز مي رسند . زمان استاندارد ( كه مبني بر زمان خورشيدي است ) در سال 1883 طي موافقت نامه اي بين المللي براي پرهيز از پيچيدگي كه در اثر استفاده ي هر جامعه از ساعت محلي خود بوجود آمده بود معرفي شد . طي اين موافقت نامه زمين به 24 ناحيه ي زماني دسته بندي شدكه هر ناحيه 15 درجه ي طول جغرافيايي را به خود اختصاص مي دهد. كه اين تقسيم بندي يك تقسيم بندي طبيعي است زيرا سياره ي زمين با سرعت 15 درجه در ساعت به دور خودش مي گردد.منطقه ي اصلي نصف النهار صفر درجه است كه از رصدخانه ي سلطنتي گرينويچ در انگلستان مي گذرد.
مناطق زماني ديگر بر حسب فاصله از غرب يا شرق گرينويچ دسته بندي شد . در هر منطقه ي زماني تمام ساعت ها يك عدد را نشان مي داد . در سال 1966 كنگره ي آمريكا از تصويب نامه ي زماني متحدالشكل كه باعث بنا شدن 8 منطقه ي زماني براي آمريكا و متصرفاتش شده بود اجتناب كرد . در سال 1983 چندين كرانه ي منطقه ي زماني تغيير كرد و به همين دليل آلاسكا كه قبلا تحت پوشش 4 منطقه ي زماني بود تحت پوشش يك منطقه ي واحد در آمد . در كشتيراني ساعت ها معمولا زمان محلي گرينويچ را كه ميانگين زمان گرينويچ (GMT) مي گويند نشان مي دهند . منجمان اين سيستم را با نام زمان جهاني (UT) به كار مي برند .
زمان نجومي
مكان اصلي آن اعتدال بهاري ( يك مكان خيالي در آسمان كه با صحت زياد توسط منجمان اندازه گيري مي شود ) است. موقعيت اعتدال بهاري توسط ستارگان ثابت تعيين مي شود . (يك روز نجومي زماني آغاز مي شود كه فلان ستاره ي معين از يك نصف النهار عبور مي كند و درست در لحظه اي كه همان ستاره دوباره از همان نقطه عبور مي كند اين روز به پايان ميرسد . اين روز 23 ساعت و 56 دقيقه و 09/4 ثانيه است كه 4 دقيقه كوتاهتر از روز خورشيدي متوسط است)زمان خورشيدي را كه مبني بر مكان ستاره ها است را زمان نجومي مي گويند . ساعتي را كه براي اندازه گيري زمان نجومي تنظيم شده باشد را ساعت نجومي گويند . رصد خانه ي نيروي دريايي آمريكا در واشنگتن از جدول هاي رياضي براي نتيجه گرفتن زمان خورشيدي ميانگين از زمان نجومي ميانگين استفاده مي كند. زمان خورشيدي ميانگين بدين گونه داراي خطاهايي در حد 1 در ميليون است . بين ساعت خورشيدي ميانگين و ساعت نجومي اختلافي وجود دارد كه اين اختلاف به دليل چرخش هم زمان زمين به دور خود و به دور خورشيد به وجود مي آيد . مطابق با زمان نجومي ميانگين زمين بعد از 365 روز و 6 ساعت و 9 دقيقه و 54/9 ثانيه و مطابق با زمان خورشيدي ميانگين زمين بعد از 365 روز و 5 ساعت و 48 دقيقه و 5/45 ثانيه به اعتدال بهاري برميگردد . اين اختلاف 20 دقيقه و 04/24 ثانيه مي باشد.
زمان زيجي :زمان خورشيدي ميانگين و زمان نجومي ميانگين هيچ كدام صحيح نيستند . كه اين به دليل نامنظم بودن حركت زمين در مدارش است. اختلاف در سرعت چرخش زمين به مقدار 1 يا 2 ثانيه در سال مي رسد . مجموع اين اختلاف در 200 سال گذشته به 30 ثانيه رسيد بعلاوه سرعت حركت زمين رفته رفته به ميزان 1000/1 در ثانيه در هر 100 سال كاهش مي يابد.بعضي از اين دگرگوني ها مي توانند به حساب بيايند اما دگرگوني هايي كه نامنظم هستند نمي توانند به حساب بيايند.اين اشكالات در سال 1940 با معرفي زمان زيجي كنار گذاشته شد . زمان زيجي به طور عمده توسط منجمان براي محاسبه ي دقيق محل سيارات و ستاره ها استفاده مي شود. زمان زيجي مبني بر دوران سالانه ي كامل زمين به دور خورشيد است.عصر زمان زيجي 4 ثانيه ديرتر از عصر زمان جهاني است .بنابر اين زمان زيجي هر لحظه با فرمول زير براي طول ميانگين هندسي خورشيد تعريف مي شود :............ L = 279^41'48/04"+129602768"/13T+1"/089T 2 در اينجا T زمان زيجي است كه بر حسب قرن ژولياني برابر 36525 روز زيجي ، از عصر بنيادي اندازه گيري مي شود .
روز و ساعت
روز مهمترين دوره ي زماني براي انسان هاست . روز به 24 ساعت مساوي تقسيم مي شود . البته ساعت هاي روز هميشه مساوي نبودند . قبل از بكارگيري ساعت هاي مكانيكي در قرن 14 ميلادي هر ساعت يك دوازدهم دوره ي روشنايي روز بود و ساعت ها در زمستان كوتاهتر از تابستان بود . عدد 24 از گذشته هاي دور به يادگار مانده است و ممكن بود هر عدد ديگري باشد . مبناي شمارش در تمدن بابلي هاي باستان به جاي ده كه امروزه به كار مي بريم شصت بود و تقسيم ساعت به 60 دقيقه و دقيقه به 60 ثانيه از آن جا سرچشمه گرفته است . اولين ساعت ها : طلوع و غروب خورشيد اولين واحد هاي زمان براي بشر بودند . بلند و كوتاه شدن سايه هاي قطعات چوب، سنگ ها و درخت ها نيز براي بشر زمان را در روز نشان مي دادند . با حركت ستارگان آنها داراي يك نوع ساعت بسيار بزرگ شده بودند. بشر متوجه شده بود كه در هنگام شب ستارگان مختلفي ظاهر مي شوند . مصريان قديم بر اساس طلوع 12 ستاره ، شب را به 12 مرحله ي زماني تقسيم كردند . آنها روز را نيز به 12 قسمت تقسيم كردند و شبانه روز 24 ساعت ما بر پايه ي تقسيمات شب و روز مصريان است . مصريان همچنين با قطعاتي از چوب همراه با عقربه ساعت هاي آفتابي مي ساختند . اين ساعت ها داراي 12 دوره ي زماني براي تقسيم روز بوده و اولين ساعت هاي ساخته شده بودند .
شكل بعدي و تكامل يافته ساعت ، بوسيله ي بشر كه از آب و آتش استفاده مي كرد ، ايجاد شد . يك شمع با فرو رفتگي هايي بر روي بدنه ، در هنگام سوختن از يك فرورفتگي تا فرورفتگي ديگر ، زمان را اندازه مي گرفت . يك ظرف با سوراخ كوچكي در كف ، مي تواند روي آب قرار گيرد . پس از گذشت زمان معين ظرف از آب پر شده و فرو مي رود . در حدود 2000 سال پيش بشر ساعت ديگري را ساخت و آن عبارت بود از دو ظرف شيشه اي توخالي متصل به يكديگر بطوريكه شن مي توانست از يك ظرف به ظرف ديگر جاري شود . ظرف بالا با مقدار كافي شن كه در عرض يك ساعت از سوراخ جاري مي شد . در حدود 140 سال قبل از ميلاد ، يونانيان و رومي ها از چرخ هاي دندانه دار براي اصلاح ساعت آبي استفاده كردند ،يك جسم شناور در يك ظرف ديگر قرار گرفته و با چكيدن آب به داخل ظرف ، اين جسم بالا مي رود .
اين جسم به يك چرخ دندانه دار وصل بوده و اين چرخ عقربه اي را كه روي درجات تعيين شده قرار داشت ، مي -چرخاند. سـاعت آبي : در اين نوع ساعت، از جريان يك نواخت آب استفاده ميشده، به اين ترتيب كه داخل ظرف مدرج سوراخ دار را با آب پر ميكردند كه آب قطره قطره از سوراخ كوچك مي چكيده، و با توجه بمقدار آب خروجي، زمان تا حدودي معلوم ميشده است . ساعت شني يا ماسه اي : از دو حباب شيشه اي چسبيده به هم تشكيل ميشده كه ميان آن، سوراخ باريكي برايرد شدن شن يا ماسه تعبيه ميكردند، تا شنها بتدريج از حباب بالا به حباب پايين جمع شود . بعد ظرف را وارونه ميكردند و همان عمل تكرار ميشد . با معلوم شدن تعداد دفعات جابجا شده شن ها در حبابها، حدود تقريبي زمان مشخص ميگرديد . ساعت شمعي : در اين نوع ساعت، بدنه شمع مدرج مي شد و با سوختن شمع و كوتاه شدن آن زمان را محاسبه مي كردند. اشكال جديدتر ساعت : با پيشرفت علم و دانش بشري، بتدريج ساعتهاي دقيق تر مكانيكي، وزنه اي، فنردار، برقي، باطري دار و كامپيوتري جاي ساعتهاي آبي، آفتابي و ماسه اي را گرفتند . مخصوصا" از زمان استفاده انسان از فنر جهت راه انداختن چرخ هاي دندانه دار، كه به ساعت شمار و دقيقه و حتي ثانيه شمار متصل هستند، سنجش دقيق زمان براي همه بطور ساده امكان پذير گرديد .
در اوايل قرن شانزدهم اولين ساعت مچي آهني، كه نسبتا" زمخت بوده، توسط يكنفر آلماني ساخته شد . بعدها اواخر قرن هجدهم با استفاده از فنر و چرخ دندانه هاي بسيار كوچك،امكان ساختن ساعتهاي مچي ظريف بوجود آمد، بطوريكه اولين ساعتهاي مچي شبيه ساعتهاي امروزي، در كشور سوئيس «از سالهاي 1790 به بعد» ساخته شد . بين سالهاي 1865 تا 1868 بزرگترين، حجيم ترين و جسيم ترين ساعت ديواري جهان، در كليساي سن پير در فرانسه نصب گرديد ارتفاع ساعت 1/12 متر عرض آن 09/6 متر و ضخامتش 7/2 متر بوده كه از 90000 قطعه تشكيل يافته . در مقابل بزرگترين ساعت، ظريف ترين ساعت دنيا فقط 98/0 ميلي متر قطر دارد . ساعت آفتابي :يكي از كهن ترين روشهاي تشخيص زمان ، گردش روزانه خورشيد در آسمان بود. روميان ، روز را هشت قسمت مي كردند و هر قسمت را يك ساعت مي ناميدند. ساعتهاي آنها در زمستان كوتاه و در تابستان طولاني بود. با استفاده از يك ساعت آفتابي به راحتي مي توان زمان را از حركت خورشيد به دست آورد. يك ميله كه در جايي نصب شده باشد، سايه ايجاد مي كند. در تمام مدت روز كه خورشيد در آسمان گردش مي كند.
مكان سايه نيز به آرامي عوض مي شود. از مكان سايه مي توان فهميد كه ساعت چند است. پيش از اختراع ساعتهاي ارزان قيمت امروزي ، بسياري از مردم براي نگاه داشتن زمان از ساعتهاي آفتابي استفاده ميكردند. دقيق ترين زمان سنج : دو زمان سنج اتمي كه در 1964 در آزمايشگاه پژوهشي نيروي دريايي آمريكا در شهر واشنگتن نصب شده اند ، دقيق ترين زمان سنج جهان به شمار مي آيند . اين دو زمان سنج كه بر مبناي دوره ي انتقالي اتم هيدرژن ( 649/1420450751 سيكل در ثانيه ) عمل مي كنند ، داراي خطاي 1 ثانيه در 1700000 سال مي باشند . شب و روز: خورشيد هر روز از مشرق طلوع مي كند و به آرامي بالا مي آيد. مسير حركت آن در آسمان به شكل يك نيم دايره است. پس از پيمودن اين مسير ، در افق فرو مي رود. و شب آغاز مي شود. زندگي انسان ، جانوران و گياهان تحت تاثير گردش شب و روز است. به هنگام روز ، برخي از جانواران استراحت مي كنند و شب به جستجوي غذاي خود مي پردازند.
انسان و برخي از جانوران عكس آنها عمل مي كنند. با شروع روز بسياري از گلها ، گلبرگهاي خود را باز مي كنند و شب آنها را مي بندند. عوامل پيدايش شب و روز:در زمانهاي قديم ، مردم عقيده داشتند كه خورشيد واقعا در آسمان حركت مي كند و شب و روز به وجود مي آورد. مثلا مصريان بر اين باور بودند كه خداي خورشيد به نام «رع» ارابه آتشين خود را هر روز در آسمانها مي راند. امروزه مي دانيم كه اين خورشيد نيست كه حركت مي كند بلكه سياره ما زمين ، مانند فرفره از غرب به شرق مي چرخد. ما در اثر چرخش زمين تصور مي كنيم كه خورشيد در آسمان حركت مي كند. هنگامي كه يك بخش رو به خورشيد قرار مي گيرد، روز در آن آغاز مي شود. در همان هنگام ، بخش ديگر زمين كه رو به خورشيد نيست در تاريكي فرو مي رود. يك بار چرخش زمين به دور خود، يك شبانه روز است.
طولاني ترين مقياس زمان
در تاريخ شماري و تقويم هندو مقياسي به نام كالپا (kalpa ) وجود دارد كه معادل 4320 ميليون سال كره ي زمين است . در علم نجوم سال كيهاني مدت زمان يكبار گردش خورشيد دور مركز كهكشان راه شيري است . ( معادل 225 ميليون سال ما در كره ي زمين ) در اواخر دوره ي كرتاسه يعني حدود 85 ميليون سال پيش ، سرعت چرخش زمين به دور خورشيد بيشتر بود و از اينرو يك سال 3/370 روز را در بر مي گرفت . در دوران كامبرين يعني حدود 600 ميليون سال پيش ، يك سال 425 روز را شامل مي شد. كوتاهترين مقياس زمان : از آنجايي كه نيروي كشندي ( جزر و مدي ) ماه طول روز را در كره ي زمين دچار نوسان مي كند و در نتيجه در هر قرن يك ثانيه به طول روز اضافه مي گردد ، لذا از سال 1960 به اينطرف در تعريف ثانيه براي مقياس زمان تجديد نظر شد . در گذشته يك ثانيه معادل يك قسمت از 86400 قسمت ميانگين يك سال خورشيدي بود حال آنكه اينك برابر يك قسمت از 31556925974 قسمت ميانگين يك سال خورشيدي مي باشد كه از نقطه نظر تقويم نجومي سال 1900 ميلادي به عنوان معيار انتخاب شده است .
در آوريل 1982 چارلز چنگ موفق شد در آزمايشگاه بل در ايالت نيوجرزي در آمريكا يك ضربان نور ليزري توليد كند كه زمان پايداري آن فقط 30 فمتو ثانيه بود . طول اين ضربان نوري 9 ميكرومتر يعني 14 طول موج محاسبه گرديد . روشنايي روز-صرفه جويي در زمان : طي جنگ جهاني اول در بريتانيا و آمريكا ساعت ها را يك ساعت از زمان استاندارد جلوتر كشيدند . دليل اين كار استفاده از روشنايي روز براي كار و صرفه جويي در مصرف برق بود . جلو كشيدن ساعت براي افراد بسيار راحت تر است تا اين كه يك ساعت زودتر سر كار حاضر شوند . در بريتانيا هنوز در ماه هاي تابستان از ساعت تابستاني كه يك ساعت جلوتر از ساعت گرينويچ است استفاده مي شود . دولت روزي را كه بايد ساعت ها جلو يا عقب كشيده شود تعيين مي كند.
پيكان زمان : هنگامي كه انسان مي كوشيد تا جاذبه ي گرانشي را با مكانيك كوآنتوم يكي كند بايد نظريه ي «زمان موهومي » را نيز در آن دخالت مي داد . زمان موهومي راستا و جهت هاي قابل تشخيصي در فضا ندارد . اگر كسي بتواند بر حسب زمان موهومي بسمت شمال برود الزاما بايد بتواند به عقب برگشته و از جنوب سر درآورد ، به همين نحو اگر كسي بر حسب زمان موهومي بتواند به سمت جلو برود الزاما بايد بتواند عقبگرد كرده و بسوي عقب برود . اين به معني آن است كه در زمان موهومي بين سمت هاي پس و پيش تفاوت مهمي وجود ندارد . از سوي ديگر ، همانطور كه همه مي دانيم ، در « زمان حقيقي » بين سمت هاي جلو و عقب اختلاف فاحشي موجود است . قوانين علم بين گذشته و آينده تمايزي بوجود نمي آورد . با وجود اين هنوز هم در زندگي معمولي ، بين راستاهاي سمت جلو و سمت عقب در زمان حقيقي اختلاف بزرگي موجود است . براي توضيح بيشتر ليواني را در نظر آوريد كه از روي ميز بر كف زمين بيفتد و تكه تكه شود .
اگر شما فيلمي از اين واقعه برداشته و به نمايش بگذاريد خواهيد ديد كه قطعات ليوان به ناگاه روي زمين جمع شده و به صورت ليوان سالم و كاملي در آمده و بر روي ميز پس مي جهد . حتي اگر شما از جريان هم قبلا اطلاعي نداشته باشيد باز مي توانستيد به سادگي بگوييد كه فيلم به عقب برگشته است زيرا چنين ماجرايي هرگز در زندگي معمولي سابقه ندارد . توضيحي كه مي توان به اين پرسش داده مي شود كه چرا جمع و جور شدن تكه هاي ليوان از كف زمين و پس پرش آن بر روي ميز به حقيقت نمي پيوندد و ما آن را نمي بينيم اين است كه چنين چيزي مخالف قانون دوم ترموديناميك است . اين قانون گوياي آن است كه پيوسته در هر سيستم بسته مقدار بي نظمي يا انتروپي نسبت به زمان افزايش مي يابد . به عبارت ديگر اين حالت شكلي از قانون مرفي مي باشد كه مي گويد :« اشياء هميشه تمايل به كجروي دارند !» ليوان سالمي كه بر روي ميز قرار گرفته است نمايانگر حالتي از نظم غايي است ، ولي ليوان شكسته اي كه بر كف زمين پراكنده شده است نمودار حالتي از بي نظمي است . افزايش بي نظمي يا انتروپي نسبت به زمان ، مثالي است از آنچه پيكان زمان ناميده مي شود و چيزي است كه گذشته را از آينده متمايز ساخته و سمت و جهتي به زمان مي دهد .
دستكم سه پيكان مختلف از زمان وجود دارند كه عبارتند از :
1- پيكان ترموديناميك زمان و آن سويي از زمان است كه در آن بي نظمي يا انتروپي افزايش مي يابد .
2- پيكان روانشناختي زمان و آن سويي است كه ما گذشت زمان را در آن احساس مي كنيم و جهتي كه ما گذشته را به ياد مي آوريم و نه آينده را .
3- پيكان كيهان شناسي زمان و آن سويي از زمان است كه كيهان در آن جهت بجاي انقباض در حال انبساط است ...... ادامه دارد .......
