زمان

زمان :

دوره ای است که یک عمل یا یک رویداد رخ می دهد .از هر چیزی که تغییرات منظم دارد می توان برای سنجش زمان استفاده کرد . زمان مانند طول و جرم یک مفدار بنیادی در فیزیک است و بعد چهارم آن محسوب می شود . برای اندازه گیری زمان سه روش موجود است . دو روش اول بر مبنای حرکت روزانه ی زمین به دور محورش است . این روش ها به وسیله ی حرکت ظاهری خورشید در آسمان ( زمان خورشیدی ) یا حرکت ظاهری ستارگان در آسمان ( زمان نجومی ) تعیین می شود . روش سوم اندازه گیری زمان مبنی بر دوران کامل زمین به دور خورشید ( زمان زیجی ) است .

زمان خورشیدی :

حرکت ظاهری خورشید از عرض آسمان برای مدت های طولانی برای اندازه گیری زمان استفاده می شد . در تمام مکان ها وقتی که خورشید به بالاترین نقطه ی آسمان می رسید ظهر محسوب می شود . این نقطه نصف النهار است . فاصله ی میان گذر پیاپی خورشید از عرض نصف النهار یک روز است و این روز طبق عادت به 24 ساعت تقسیم شده است .طول روز مطابق با خورشید در تمام سال یکسان نیست . این متغیر بودن به دلیل بیضوی بودن مدار زمین و میل دایرةالبروج نسبت به معدل النهار ( استوای آسمان ) است . این اختلاف گاهی به 16 دقیقه هم می رسد . با اختراع ساعتی دقیق در قرن 17 این اختلاف معنی دار شد . به این ترتیب زمان خورشیدی ( که مبنی بر حرکت فرضی خورشید با سرعت هموار در سراسر سال می باشد ) اختراع شد

زمان استاندارد :

نیم روز هر محل زمانی است که خورشید به بالاترین نقطه خود در آسمان رسیده باشد . هنگامی که مردم ساکن در نقاط غربی یک محل هنوز به نیمه ی روز نرسیده اند ساکنان نقاط شرقی عصر را از سر گذرانده اند . با چرخش زمین نقاط مختلف از شرق به غرب به ترتیب به نیمه روز می رسند . زمان استاندارد ( که مبنی بر زمان خورشیدی است ) در سال 1883 طی موافقت نامه ای بین المللی برای پرهیز از پیچیدگی که در اثر استفاده ی هر جامعه از ساعت محلی خود بوجود آمده بود معرفی شد . طی این موافقت نامه زمین به 24 ناحیه ی زمانی دسته بندی شدکه هر ناحیه 15 درجه ی طول جغرافیایی را به خود اختصاص می دهد. که این تقسیم بندی یک تقسیم بندی طبیعی است زیرا سیاره ی زمین با سرعت 15 درجه در ساعت به دور خودش می گردد.منطقه ی اصلی نصف النهار صفر درجه است که از رصدخانه ی سلطنتی گرینویچ در انگلستان می گذرد. مناطق زمانی دیگر بر حسب فاصله از غرب یا شرق گرینویچ دسته بندی شد . در هر منطقه ی زمانی تمام ساعت ها یک عدد را نشان می داد . در سال 1966 کنگره ی آمریکا از تصویب نامه ی زمانی متحدالشکل که باعث بنا شدن 8 منطقه ی زمانی برای آمریکا و متصرفاتش شده بود اجتناب کرد . در سال 1983 چندین کرانه ی منطقه ی زمانی تغییر کرد و به همین دلیل آلاسکا که قبلا تحت پوشش 4 منطقه ی زمانی بود تحت پوشش یک منطقه ی واحد در آمد . در کشتیرانی ساعت ها معمولا زمان محلی گرینویچ را که میانگین زمان گرینویچ (GMT) می گویند نشان می دهند . منجمان این سیستم را با نام زمان جهانی (UT) به کار می برند .

زمان نجومی :

مکان اصلی آن اعتدال بهاری ( یک مکان خیالی در آسمان که با صحت زیاد توسط منجمان اندازه گیری می شود ) است. موقعیت اعتدال بهاری توسط ستارگان ثابت تعیین می شود . (یک روز نجومی زمانی آغاز می شود که فلان ستاره ی معین از یک نصف النهار عبور می کند و درست در لحظه ای که همان ستاره دوباره از همان نقطه عبور می کند این روز به پایان میرسد . این روز 23 ساعت و 56 دقیقه و 09/4 ثانیه است که 4 دقیقه کوتاهتر از روز خورشیدی متوسط است)زمان خورشیدی را که مبنی بر مکان ستاره ها است را زمان نجومی می گویند . ساعتی را که برای اندازه گیری زمان نجومی تنظیم شده باشد را ساعت نجومی گویند . رصد خانه ی نیروی دریایی آمریکا در واشنگتن از جدول های ریاضی برای نتیجه گرفتن زمان خورشیدی میانگین از زمان نجومی میانگین استفاده می کند. زمان خورشیدی میانگین بدین گونه دارای خطاهایی در حد 1 در میلیون است . بین ساعت خورشیدی میانگین و ساعت نجومی اختلافی وجود دارد که این اختلاف به دلیل چرخش هم زمان زمین به دور خود و به دور خورشید به وجود می آید . مطابق با زمان نجومی میانگین زمین بعد از 365 روز و 6 ساعت و 9 دقیقه و 54/9 ثانیه و مطابق با زمان خورشیدی میانگین زمین بعد از 365 روز و 5 ساعت و 48 دقیقه و 5/45 ثانیه به اعتدال بهاری برمیگردد . این اختلاف 20 دقیقه و 04/24 ثانیه می باشد. زمان زیجی :زمان خورشیدی میانگین و زمان نجومی میانگین هیچ کدام صحیح نیستند . که این به دلیل نامنظم بودن حرکت زمین در مدارش است. اختلاف در سرعت چرخش زمین به مقدار 1 یا 2 ثانیه در سال می رسد . مجموع این اختلاف در 200 سال گذشته به 30 ثانیه رسید بعلاوه سرعت حرکت زمین رفته رفته به میزان 1000/1 در ثانیه در هر 100 سال کاهش می یابد.بعضی از این دگرگونی ها می توانند به حساب بیایند اما دگرگونی هایی که نامنظم هستند نمی توانند به حساب بیایند.این اشکالات در سال 1940 با معرفی زمان زیجی کنار گذاشته شد . زمان زیجی به طور عمده توسط منجمان برای محاسبه ی دقیق محل سیارات و ستاره ها استفاده می شود. زمان زیجی مبنی بر دوران سالانه ی کامل زمین به دور خورشید است.عصر زمان زیجی 4 ثانیه دیرتر از عصر زمان جهانی است .بنابر این زمان زیجی هر لحظه با فرمول زیر برای طول میانگین هندسی خورشید تعریف می شود :............ L = 279^41'48/04"+129602768"/13T+1"/089T 2 در اینجا T زمان زیجی است که بر حسب قرن ژولیانی برابر 36525 روز زیجی ، از عصر بنیادی اندازه گیری می شود .

روز و ساعت :

روز مهمترین دوره ی زمانی برای انسان هاست . روز به 24 ساعت مساوی تقسیم می شود . البته ساعت های روز همیشه مساوی نبودند . قبل از بکارگیری ساعت های مکانیکی در قرن 14 میلادی هر ساعت یک دوازدهم دوره ی روشنایی روز بود و ساعت ها در زمستان کوتاهتر از تابستان بود . عدد 24 از گذشته های دور به یادگار مانده است و ممکن بود هر عدد دیگری باشد . مبنای شمارش در تمدن بابلی های باستان به جای ده که امروزه به کار می بریم شصت بود و تقسیم ساعت به 60 دقیقه و دقیقه به 60 ثانیه از آن جا سرچشمه گرفته است . اولین ساعت ها : طلوع و غروب خورشید اولین واحد های زمان برای بشر بودند . بلند و کوتاه شدن سایه های قطعات چوب، سنگ ها و درخت ها نیز برای بشر زمان را در روز نشان می دادند . با حرکت ستارگان آنها دارای یک نوع ساعت بسیار بزرگ شده بودند. بشر متوجه شده بود که در هنگام شب ستارگان مختلفی ظاهر می شوند . مصریان قدیم بر اساس طلوع 12 ستاره ، شب را به 12 مرحله ی زمانی تقسیم کردند . آنها روز را نیز به 12 قسمت تقسیم کردند و شبانه روز 24 ساعت ما بر پایه ی تقسیمات شب و روز مصریان است . مصریان همچنین با قطعاتی از چوب همراه با عقربه ساعت های آفتابی می ساختند . این ساعت ها دارای 12 دوره ی زمانی برای تقسیم روز بوده و اولین ساعت های ساخته شده بودند . شکل بعدی و تکامل یافته ساعت ، بوسیله ی بشر که از آب و آتش استفاده می کرد ، ایجاد شد . یک شمع با فرو رفتگی هایی بر روی بدنه ، در هنگام سوختن از یک فرورفتگی تا فرورفتگی دیگر ، زمان را اندازه می گرفت . یک ظرف با سوراخ کوچکی در کف ، می تواند روی آب قرار گیرد . پس از گذشت زمان معین ظرف از آب پر شده و فرو می رود . در حدود 2000 سال پیش بشر ساعت دیگری را ساخت و آن عبارت بود از دو ظرف شیشه ای توخالی متصل به یکدیگر بطوریکه شن می توانست از یک ظرف به ظرف دیگر جاری شود . ظرف بالا با مقدار کافی شن که در عرض یک ساعت از سوراخ جاری می شد . در حدود 140 سال قبل از میلاد ، یونانیان و رومی ها از چرخ های دندانه دار برای اصلاح ساعت آبی استفاده کردند ،یک جسم شناور در یک ظرف دیگر قرار گرفته و با چکیدن آب به داخل ظرف ، این جسم بالا می رود . این جسم به یک چرخ دندانه دار وصل بوده و این چرخ عقربه ای را که روی درجات تعیین شده قرار داشت ، می -چرخاند. سـاعت آبی : در این نوع ساعت، از جریان یک نواخت آب استفاده میشده، به این ترتیب که داخل ظرف مدرج سوراخ دار را با آب پر میکردند که آب قطره قطره از سوراخ کوچک می چکیده، و با توجه بمقدار آب خروجی، زمان تا حدودی معلوم میشده است . ساعت شنی یا ماسه ای : از دو حباب شیشه ای چسبیده به هم تشکیل میشده که میان آن، سوراخ باریکی برایرد شدن شن یا ماسه تعبیه میکردند، تا شنها بتدریج از حباب بالا به حباب پایین جمع شود . بعد ظرف را وارونه میکردند و همان عمل تکرار میشد . با معلوم شدن تعداد دفعات جابجا شده شن ها در حبابها، حدود تقریبی زمان مشخص میگردید . ساعت شمعی : در این نوع ساعت، بدنه شمع مدرج می شد و با سوختن شمع و کوتاه شدن آن زمان را محاسبه می کردند. اشکال جدیدتر ساعت : با پیشرفت علم و دانش بشری، بتدریج ساعتهای دقیق تر مکانیکی، وزنه ای، فنردار، برقی، باطری دار و کامپیوتری جای ساعتهای آبی، آفتابی و ماسه ای را گرفتند . مخصوصا" از زمان استفاده انسان از فنر جهت راه انداختن چرخ های دندانه دار، که به ساعت شمار و دقیقه و حتی ثانیه شمار متصل هستند، سنجش دقیق زمان برای همه بطور ساده امکان پذیر گردید . در اوایل قرن شانزدهم اولین ساعت مچی آهنی، که نسبتا" زمخت بوده، توسط یکنفر آلمانی ساخته شد . بعدها اواخر قرن هجدهم با استفاده از فنر و چرخ دندانه های بسیار کوچک،امکان ساختن ساعتهای مچی ظریف بوجود آمد، بطوریکه اولین ساعتهای مچی شبیه ساعتهای امروزی، در کشور سوئیس «از سالهای 1790 به بعد» ساخته شد . بین سالهای 1865 تا 1868 بزرگترین، حجیم ترین و جسیم ترین ساعت دیواری جهان، در کلیسای سن پیر در فرانسه نصب گردید ارتفاع ساعت 1/12 متر عرض آن 09/6 متر و ضخامتش 7/2 متر بوده که از 90000 قطعه تشکیل یافته . در مقابل بزرگترین ساعت، ظریف ترین ساعت دنیا فقط 98/0 میلی متر قطر دارد . ساعت آفتابی :یکی از کهن ترین روشهای تشخیص زمان ، گردش روزانه خورشید در آسمان بود. رومیان ، روز را هشت قسمت می کردند و هر قسمت را یک ساعت می نامیدند. ساعتهای آنها در زمستان کوتاه و در تابستان طولانی بود. با استفاده از یک ساعت آفتابی به راحتی می توان زمان را از حرکت خورشید به دست آورد. یک میله که در جایی نصب شده باشد، سایه ایجاد می کند. در تمام مدت روز که خورشید در آسمان گردش می کند. مکان سایه نیز به آرامی عوض می شود. از مکان سایه می توان فهمید که ساعت چند است. پیش از اختراع ساعتهای ارزان قیمت امروزی ، بسیاری از مردم برای نگاه داشتن زمان از ساعتهای آفتابی استفاده می‌کردند. دقیق ترین زمان سنج : دو زمان سنج اتمی که در 1964 در آزمایشگاه پژوهشی نیروی دریایی آمریکا در شهر واشنگتن نصب شده اند ، دقیق ترین زمان سنج جهان به شمار می آیند . این دو زمان سنج که بر مبنای دوره ی انتقالی اتم هیدرژن ( 649/1420450751 سیکل در ثانیه ) عمل می کنند ، دارای خطای 1 ثانیه در 1700000 سال می باشند . شب و روز: خورشید هر روز از مشرق طلوع می کند و به آرامی بالا می آید. مسیر حرکت آن در آسمان به شکل یک نیم دایره است. پس از پیمودن این مسیر ، در افق فرو می رود. و شب آغاز می شود. زندگی انسان ، جانوران و گیاهان تحت تاثیر گردش شب و روز است. به هنگام روز ، برخی از جانواران استراحت می کنند و شب به جستجوی غذای خود می پردازند. انسان و برخی از جانوران عکس آنها عمل می کنند. با شروع روز بسیاری از گلها ، گلبرگهای خود را باز می کنند و شب آنها را می بندند. عوامل پیدایش شب و روز:در زمانهای قدیم ، مردم عقیده داشتند که خورشید واقعا در آسمان حرکت می کند و شب و روز به وجود می آورد. مثلا مصریان بر این باور بودند که خدای خورشید به نام «رع» ارابه آتشین خود را هر روز در آسمانها می راند. امروزه می دانیم که این خورشید نیست که حرکت می کند بلکه سیاره ما زمین ، مانند فرفره از غرب به شرق می چرخد. ما در اثر چرخش زمین تصور می کنیم که خورشید در آسمان حرکت می کند. هنگامی که یک بخش رو به خورشید قرار می گیرد، روز در آن آغاز می شود. در همان هنگام ، بخش دیگر زمین که رو به خورشید نیست در تاریکی فرو می رود. یک بار چرخش زمین به دور خود، یک شبانه روز است.

طولانی ترین مقیاس زمان :

در تاریخ شماری و تقویم هندو مقیاسی به نام کالپا (kalpa ) وجود دارد که معادل 4320 میلیون سال کره ی زمین است . در علم نجوم سال کیهانی مدت زمان یکبار گردش خورشید دور مرکز کهکشان راه شیری است . ( معادل 225 میلیون سال ما در کره ی زمین ) در اواخر دوره ی کرتاسه یعنی حدود 85 میلیون سال پیش ، سرعت چرخش زمین به دور خورشید بیشتر بود و از اینرو یک سال 3/370 روز را در بر می گرفت . در دوران کامبرین یعنی حدود 600 میلیون سال پیش ، یک سال 425 روز را شامل می شد. کوتاهترین مقیاس زمان : از آنجایی که نیروی کشندی ( جزر و مدی ) ماه طول روز را در کره ی زمین دچار نوسان می کند و در نتیجه در هر قرن یک ثانیه به طول روز اضافه می گردد ، لذا از سال 1960 به اینطرف در تعریف ثانیه برای مقیاس زمان تجدید نظر شد . در گذشته یک ثانیه معادل یک قسمت از 86400 قسمت میانگین یک سال خورشیدی بود حال آنکه اینک برابر یک قسمت از 31556925974 قسمت میانگین یک سال خورشیدی می باشد که از نقطه نظر تقویم نجومی سال 1900 میلادی به عنوان معیار انتخاب شده است .در آوریل 1982 چارلز چنگ موفق شد در آزمایشگاه بل در ایالت نیوجرزی در آمریکا یک ضربان نور لیزری تولید کند که زمان پایداری آن فقط 30 فمتو ثانیه بود . طول این ضربان نوری 9 میکرومتر یعنی 14 طول موج محاسبه گردید . روشنایی روز-صرفه جویی در زمان : طی جنگ جهانی اول در بریتانیا و آمریکا ساعت ها را یک ساعت از زمان استاندارد جلوتر کشیدند . دلیل این کار استفاده از روشنایی روز برای کار و صرفه جویی در مصرف برق بود . جلو کشیدن ساعت برای افراد بسیار راحت تر است تا این که یک ساعت زودتر سر کار حاضر شوند . در بریتانیا هنوز در ماه های تابستان از ساعت تابستانی که یک ساعت جلوتر از ساعت گرینویچ است استفاده می شود . دولت روزی را که باید ساعت ها جلو یا عقب کشیده شود تعیین می کند. پیکان زمان : هنگامی که انسان می کوشید تا جاذبه ی گرانشی را با مکانیک کوآنتوم یکی کند باید نظریه ی «زمان موهومی » را نیز در آن دخالت می داد . زمان موهومی راستا و جهت های قابل تشخیصی در فضا ندارد . اگر کسی بتواند بر حسب زمان موهومی بسمت شمال برود الزاما باید بتواند به عقب برگشته و از جنوب سر درآورد ، به همین نحو اگر کسی بر حسب زمان موهومی بتواند به سمت جلو برود الزاما باید بتواند عقبگرد کرده و بسوی عقب برود . این به معنی آن است که در زمان موهومی بین سمت های پس و پیش تفاوت مهمی وجود ندارد . از سوی دیگر ، همانطور که همه می دانیم ، در « زمان حقیقی » بین سمت های جلو و عقب اختلاف فاحشی موجود است . قوانین علم بین گذشته و آینده تمایزی بوجود نمی آورد . با وجود این هنوز هم در زندگی معمولی ، بین راستاهای سمت جلو و سمت عقب در زمان حقیقی اختلاف بزرگی موجود است . برای توضیح بیشتر لیوانی را در نظر آورید که از روی میز بر کف زمین بیفتد و تکه تکه شود . اگر شما فیلمی از این واقعه برداشته و به نمایش بگذارید خواهید دید که قطعات لیوان به ناگاه روی زمین جمع شده و به صورت لیوان سالم و کاملی در آمده و بر روی میز پس می جهد . حتی اگر شما از جریان هم قبلا اطلاعی نداشته باشید باز می توانستید به سادگی بگویید که فیلم به عقب برگشته است زیرا چنین ماجرایی هرگز در زندگی معمولی سابقه ندارد . توضیحی که می توان به این پرسش داده می شود که چرا جمع و جور شدن تکه های لیوان از کف زمین و پس پرش آن بر روی میز به حقیقت نمی پیوندد و ما آن را نمی بینیم این است که چنین چیزی مخالف قانون دوم ترمودینامیک است . این قانون گویای آن است که پیوسته در هر سیستم بسته مقدار بی نظمی یا انتروپی نسبت به زمان افزایش می یابد . به عبارت دیگر این حالت شکلی از قانون مرفی می باشد که می گوید :« اشیاء همیشه تمایل به کجروی دارند !» لیوان سالمی که بر روی میز قرار گرفته است نمایانگر حالتی از نظم غایی است ، ولی لیوان شکسته ای که بر کف زمین پراکنده شده است نمودار حالتی از بی نظمی است . افزایش بی نظمی یا انتروپی نسبت به زمان ، مثالی است از آنچه پیکان زمان نامیده می شود و چیزی است که گذشته را از آینده متمایز ساخته و سمت و جهتی به زمان می دهد . دستکم سه پیکان مختلف از زمان وجود دارند که عبارتند از : 1- پیکان ترمودینامیک زمان و آن سویی از زمان است که در آن بی نظمی یا انتروپی افزایش می یابد . 2- پیکان روانشناختی زمان و آن سویی است که ما گذشت زمان را در آن احساس می کنیم و جهتی که ما گذشته را به یاد می آوریم و نه آینده را . 3- پیکان کیهان شناسی زمان و آن سویی از زمان است که کیهان در آن جهت بجای انقباض در حال انبساط است ...... ادامه دارد .......

نویسنده:کویر ازکاربران سایت هوپا