دیدکلی

دانشمندان همواره علاقمند هستند زمانهای بسیار کوچک را با دقت بالا اندازه گیری کنند. آنها همواره در تلاشند واحدهای زمان را به دقیق ترین شکل اندازه گیری کنند و هزینه‌های بالایی را برای ساخت ابزارهای اندازه گیری کننده زمان پرداخته‌اند. ولی به راستی اندازه گیری زمانهای بسیار کوچک به چه دردی می‌خورد؟

زمان در اعصار گذشته

برای انسانهایی که قرنها پیش زندگی می‌کردند، یک هزارم ثانیه مساوی صفر بود. حتی هم اکنون برای بسیاری از انسانها یک هزارم ثانیه مساوی صفر است. هنگامی که زمان را از روی بالا آمدن خورشید یا از روی درازای سایه تعیین کنند، حتی از وقت تا حدود یک دقیقه نیز نمی‌توان صحبت کرد.

انسانهای باستانی چنان زندگی آرام و بی عجله‌ای داشتند که در ساعتهای آنها ، مثل ساعتهای آفتابی ، ساعتهای آبی و ساعتهای شنی ، حتی تقسیمات خاصی برای دقیقه وجود نداشت. فقط از اوایل قرن 18 میلادی روی صفحه ساعتها عقربه و دقیقه شمار پیدا شد. از اوایل قرن 19 عقربه ثانیه شمار نیز روی صفحه ساعتها پدیدار گردید.

در یک هزارم ثانیه چه می‌تواند رخ دهد؟

در یک هزارم ثانیه خیلی چیزها می‌تواند رخ دهد. قطار در این مدت حدود 3 سانتیمتر تغییر مکان می‌دهد، صوت 33 سانتیمتر و هواپیما تقریبا نیم متر ، زمین در مدار خود به دور خورشید 30 متر و نور در همین مدت 300 کیلومتر را می‌پیماید. موجودات کوچکی که ما را احاطه کرده‌اند، اگر می‌توانستند قضاوت کنند، لابد یک هزارم ثانیه را مدت ناچیزی نمی‌شمردند. مثلا برای حشرات این مدت زمان قابل حس است. پشه طی یک ثانیه 500 تا 600 بار بال می‌زند، یعنی در یک هزارم ثانیه می‌تواند بالهایش را بالا ببرد یا پایین بیاورد.

یک چشم به هم زدن چند ثانیه طول می‌کشد؟

انسان قادر نیست اعضای بدن خود را مانند حشرات به سرعت حرکت دهد. سریعترین حرکتی که ما می‌کنیم چشم بر هم زدن است. این حرکت از نظر ما به قدری سریع صورت می‌گیرد که ما حتی متوجه تاریک شدن دایره دید خود نمی‌شویم. با اندازه گیریهای دقیق معلوم شده است که یک چشم بر هم زدن کامل ، بطور متوسط طی 2.5 ثانیه یا 400 هزارم ثانیه صورت می‌گیرد. این جریان به مراحل زیر تقسیم می‌شود.

1. پایین آمدن پلک (75 تا 90 هزارم ثانیه).
   
   
2. حالت بی حرکتی پلک پایین آورده شده (30 ، تا 70 هزارم ثانیه).
   
   
3. بالا بردن پلک پایین آورده شده (در حدود 170 هزارم ثانیه).
   
   

بطوری که مشاهده می‌کنید، یک چشم بر هم زدن به معنای واقعی کلمه ، مدت نسبتا قابل ملاحظه‌ای است که طی آن پلک چشم حتی فرصت کمی نیز پیدا می‌کند. اگر ما می‌توانستیم تاثیراتی را که یک هزارم ثانیه طول می‌کشد، بطور مجزا حس کنیم، آن وقت در یک چشم بر هم زدن دو حرکت آرام و یکنواخت پلک چشم را که با یک مدت بی حرکت ماندن پلک از هم جدا می‌شوند، درک می‌کردیم.

معیار زمان

اندازه گیری زمان دو وجه دارد. یکی برای مقاصد موجود در زندگی روزمره و دیگری برای اهداف علمی. ما می‌خواهیم زمان اتفاق افتادن وقایع را بدانیم تا بتوانیم آنها را به ترتیب مورد بررسی قرار دهیم. در اغلب کارهای علمی می‌خواهیم بدانیم که یک رویداد چه مدت طول می‌کشد (محدوده زمان). پس هر معیار زمانی ، باید قادر به پاسخ دادن به دو سوال باشد. یکی اینکه در چه زمانی اتفاق می‌افتد، و دیگر اینکه چه مدت طول می‌کشد؟

هر پدیده‌ای که خود تکرار باشد، می‌تواند به عنوان معیاری از زمان مورد استفاده قرار گیرد. مثلا می‌توانیم از یک آونگ نوسانگر ، یک سیستم جرم - فنر و یا یک کریستال کوارتز استفاده کنیم. از میان کلیه وقایع تکرار شونده در طبیعت ، دوران زمین به دور محورش که بیانگر طول روز می‌باشد، برای قرنها به عنوان معیاری از زمان استفاده می‌شده است.

پس از آن استفاده از ساعتهای کریستال کوارتزی که براساس ارتعاشات تناوبی کریستال کوارتز عمل می‌کرد، متداول شد. حداکثر خطای این ساعتها 5μs بود. امروزه برای کاهش خطا از ساعتهای اتمی استفاده می‌شود، که براساس یک فرکانس مشخص تشعشع میکروویو که از اتمها ساطع شده و مربوط به عنصر سزیم است، کار می‌کند.

چرا اندازه گیری دقیق زمان مهم است؟

امروزه با پیشرفت روز افزون علم ، اندازه گیری دقیق زمان اهمیت فوق العاده‌ای دارد. طول عمر پروتون بیش از 10⁴⁰ ثانیه است. عمر جهان 5x10¹⁷ ثانیه ، زمان میان دو ضربان عادی قلب 8x10 ثانیه ، دوره تناوب نوسان امواج کوتاه با طول موج 3 سانتیمتر معادل ^10-10 ، زمان کوتاهترین پالس نوری تولید شده ^15-6x10 ثانیه و طول عمر ناپایداری ذرات کمتر از ^23-10 ثانیه است. بی شک اندازه گیری این زمانها مستلزم وجود ابزارهای اندازه گیری دقیق زمان است. هر چه بیشتر پیش می‌رویم وجود این ابزار را بیشتر احساس می‌کنیم.

همچنین ببینید.

• آونگ ساده
• زمان
• دوره تناوب
• ساعت
• ساعت آبی
• ساعت آفتابی
• ساعت اتمی
• ساعت شنی
• ساعت کوارتزی