من فكر في اختراع الساعة وقياس الوقت؟

اختراع الساعة  كان لغرض قياس الوقت اليومي  الذي بدأ منذ منذ وجود البشرية على الأرض فأخترعو أشياء تدل على قراءة الوقت مثل المسلات ،وبدأ التطور على مر العصور ليتم اختراع انواع متعدة من الساعات كالساعات الرملية، والمائية، الى الساعات الذرية الأكثر دقة، ولكنها جميعاً تنشأ تحت فكرة واحدة وهى قياس الوقت بالنسبة لحركة الشمس والقمر .ولقد ساعدت جهود البشرية لمعرفة الوقت في دفع عجلة التطور من التكنولوجيا والعلوم لدينا عبر التاريخ.

قياس الوقت

بدأ قياس الوقت منذ وجود البشرية على الأرض ،حيث كان من المهم جداً معرفة الوقت ،لضمان استمرار معيشتهم بطريقة أفضل ،كمعرفة متى يأتى الليل ومتى يأتى النهار ،ومتى تشرق الشمس ومتى تغرب الشمس .

لتنظيم وتنسيق الأنشطة المجتمعية والمناسبات العامة ، ولجدولة شحن البضائع ، وعلى وجه الخصوص ، لتنظيم دورات الزراعة والحصاد. لقد أقاموا تقويمهم على ثلاث دورات طبيعية: اليوم الشمسي ، الذي يتميز بفترات متتالية من الضوء والظلام حيث تدور الأرض حول محورها ؛ الشهر القمري ، بعد مراحل القمر أثناء دورانه حول الأرض ؛ والسنة الشمسية ، التي تحددها المواسم المتغيرة.

في معظم التاريخ ، كانت الظاهرة الدورية المختارة هي الحركة الظاهرية للشمس والنجوم عبر السماء ، بسبب دوران الأرض حول محورها. تضمنت إحدى أقدم طرق ضبط الوقت المعروفة – التي يعود تاريخها إلى آلاف السنين – وضع عصا منتصبة في الأرض وتتبع ظلها المتحرك مع تقدم اليوم. تطورت هذه الطريقة إلى الساعة الشمسية ، أو ساعة الظل ، مع وجود علامات على طول مسار الظل تقسم اليوم إلى أجزاء.ومع ذلك ، لا فائدة من الساعات الشمسية إلا إذا كانت الشمس مشرقة.

الفكرة العلمية لقياس الوقت

عند النظر فى الساعة قد تفكر قليلاً كيف تم التفكير في قياس الوقت ؟وكيف تم التفكير في صناعة اداة تقيس الوقت ؟وعلى أي اساس تم تدقيق الوقت.

فكرة قياس الوقت واختراع الساعة ، هى فكرة قياس شئ مجهول بشئ معلوم ،كقياس وزن شئ بوزن معلوم (الكيلو جرام) .

لذا كان من البد من ايجاد مقياساً معلوم للزمن، ووضعه فى صورة أله يمكن قياس الزمن المجهول عن طريقها،فكان افضل قياس معلوم هو الشمس والقمر الذان لا ينقطع ظهورهما عن الأرض “هُوَ الَّذِي جَعَلَ الشَّمْسَ ضِيَاءً وَالْقَمَرَ نُورًا وَقَدَّرَهُ مَنَازِلَ لِتَعْلَمُوا عَدَدَ السِّنِينَ وَالْحِسَابَ ۚ مَا خَلَقَ اللَّهُ ذَٰلِكَ إِلَّا بِالْحَقِّ ۚ يُفَصِّلُ الْآيَاتِ لِقَوْمٍ يَعْلَمُونَ”((سورة يونس /الاية 5)) .حيث استخدمت الشمس لمعرفة الوقت عن طريق  تغير ظل الأشجار والصخور والجبال مع حركة الشمس الظاهرة من الشرق إلى الغرب واستخدم الوتد بثباته في الأرض ليستهدف بظله الوقت فكلما غربت الشمس تقلص الظل.أو متابعة اطوار القمر ليلاً.

ولذلك قسّم المصريون القدماء اليوم إلى فترتين كل منهما 12 ساعة ،فترة شمسية لتقدير الوقت النهاري، وفترة قمرية لتقدير الوقت الليلي،وكان أول اختراع للساعة وهى المسلة ،ولكن كانت لقياس الوقت الشمسي فقط ،حيث كانت عبارة عن جسم طويل منشئ على قاعدة دورانية مقسمة الى 12 عشر قرائة لتعيين قراءة الوقت عند سقوط الظل على كل منهم،ولكن ذللك لفترة النهار فقط .فتم تطوير العديد من الألات التى تقيس الوقت اعتماداً على هذا الاساس لتسهل عملية القياس فى فترات الليل ،فصنعت الساعات المائية والرملية وغيرها .

نحن حتى الأن يتم قياس الوقت،اعتماداً على الشمس والقمر ،لذلك يختلف الوقت من مدينة الى اخرى .

مفاهيم الساعة

الساعة كوحدة

الساعة هي وحدة لقياس الوقت،يقال خمس ساعات اي مقدار الوقت خمسة.والساعة مكونة من 60 دقيقة، أو 3600 ثانية.و24 ساعة هو مقدار يوماً كاملاً على الارض.

الساعة كألة

هي آلة تستخدم في قياس الوقت، يوجد منها العديد من الأنواع منها الساعة الرملية والساعة الميكانيكية والساعة الشمسية والساعة الرقمية والساعة الذرية.

الدقيقة

بعد ان تطورت الساعات تم تقسيم الساعة الى 60 دقيقة ،لقياس الوقت بدقة اكثر ،وتفهم الدقيقة اكثر فى الساعة الميكانيكية .حيث يلزم لتحريك العقرب او المؤشر لقياس ساعة واحدة 60 دورة من مؤشر الدقيقة.

وربما جاء نظام التقسيم الستيني هذا لنا من بعض الحضارات القديمة، خاصة البابليين والمصريين (حيث كان البابليون يحسبون كل شيء باستخدام النظام العشري والستيني بدلاً من العشري والمئوي كما نفعل اليوم).

أما في الزوايا فتستخدم الدقيقة لقياس المطلع المستقيم، وتسمى الدقائق القوسية. فالدائرة مقسّمة إلى 360 درجة، وكل درجة مقسّمة إلى 60 دقيقة قوسية.

الثانية

مفهوم الثانية مأخذ من مفهوم الدقيقة ،فهى نشأت بعد تطوير الساعات مما زادت من دقة قياس الوقت اكثر .حيث يلزم لتحريك مؤشر الدقيقة فى الساعة الميكانيكية 60 دورة من مؤشر الثانية.

تاريخ اختراع الساعة

بدأ قياس الوقت باختراع الساعات الشمسية في مصر القديمة .كما تعتبر المسلات المصرية القديمة، التي شيدت حوالي عام 3500 قبل الميلاد، أيضًا من بين أقدم ساعات الظل المعروفة.

نوع آخر من ساعات الظل، صنعت حوالي عام 1500 ق.م، كان على شكل زاوية قائمة تقيس مرور الزمن بواسطة ظل العارضة الواقع على تدريج غير خطي. كانت الزاوية توجّه شرقًا في الصباح، ويعكس اتجاهها ظهرًا، بحيث تلقي بالظل في الاتجاه المعاكس.

ومع ذلك ، لم يكن الوقت الذي قاس فيه المصريون هو نفس الوقت الذي تقيسه ساعات اليوم.وتوقف الوقت كمفهوم قابل للقياس بشكل فعال خلال ساعات الظلام. أدت الحاجة إلى طريقة لقياس الوقت بشكل مستقل عن الشمس في النهاية إلى ظهور أجهزة مختلفة ، أبرزها الساعات الرملية والساعات المائية .

أقدم وصف للساعة المائية هو ما نقش في مقبرة الموظف الرفيع في البلاط الملكي أمنمحات التي تعود للقرن السادس عشر قبل الميلاد، وبما يفيد أنه مخترعها،وكانت هناك عدة أنواع من الساعات المائية، وبعضها أكثر تعقيدًا من غيرها. أحد أنواعها عبارة عن وعاء مع ثقوب صغيرة في القاع، والذي يطفو على سطح الماء وتسمح له الثقوب أن يُملأ بمعدل شبه ثابت؛ وتشير علامات على جانب الوعاء إلى الوقت المنقضي كلما وصل سطح الماء إليها.

ويعتقد أيضًا أن المصريين القدماء هم مخترعو الساعة الرملية، والتي تتكون من غرفتين زجاجيتين متقابلتين رأسيًا متصلتين بواسطة فتحة صغيرة. عندما تقلب الساعة الرملية، تتساقط حبات الرمل من الغرفة العلوية إلى السفلية بمعدل ثابت.وبالرغم من أن الساعات المائية أكثر فائدة من الساعات الشمسية، حيث يمكن استخدامها داخل المنازل وخلال الليل وحتى والسماء ملبدة بالغيوم، إلا أنها لم تكن دقيقة.

ونقلت هذه الساعات الى كثير من الحضارات مع بعض التطورات البسيطة ،كما تم تطوير كثيراً من الساعات كالساعة الشمعية،والساعات البخورية،والساعات الفلكية.كما طور العلماء المسلمين كثيراً من الساعات لقياس الوقت كالعالم أبو الحسن علاء الدين (ابن الشاطر) .

ظل الوضع هكذا الى ان تم صناعة الساعات الميكانيكية فى العصور الوسطى فى اوروبا ،ثم الساعات الميكانيكية فى العصر العثماني .تواصلت الابتكارات في الساعات الميكانيكية، وتصاغر حجمها حتى أصبحت الساعات تستخدم داخل المنازل، بحلول القرن الخامس عشر، كما أصبحت للاستخدام الشخصي في القرن السادس عشر.

1- ساعة البندول

بحث العالم الإيطالي جاليليو جاليلي التأرجح المنتظم للبندول، واكتشف أنه من الممكن استخدامه لتنظيم الوقت. ورغم أن جاليلي درس حركة البندول، إلا أنه لم يصمم ساعة تعتمد على فكرته تلك، حيث كانت أول ساعة بندولية من صنع العالم الهولندي كريستيان هوغنس عام 1656.

2- ساعات اليد

في عام 1904، طلب الطيار ألبرتو سانتوس-دومونت من صديقه الساعاتي الفرنسي لويس كارتييه تصميم ساعة يستخدمها في رحلاته. كانت ساعات اليد قد اخترعت بالفعل عام 1868، على يد باتك فيليب، ولكن كسوار نسائي، كقطعة من المجوهرات. ولما كانت ساعة الجيب غير ملائمة، صنع كارتييه ساعة يد لسانتوس، لتكون أول ساعة يد رجالية، بل وتصلح للاستخدام العملي.

3- اختراع الساعة الذرية

هي أجهزة ضبط الوقت الأكثر دقة المعروفة حتى الآن. تبلغ دقتها ثوان قليلة على مدى آلاف السنين، لذا فهي تستخدم لمعايرة آلات تحديد الوقت. تم اختراع الساعة الذرية الأولى في عام 1949، وهي معروضة في معهد سميثسونيان، وتعتمد على خط الامتصاص في جزيء الأمونيا.لكن معظم الساعات الذرية الآن تعتمد على خاصية اللف المغزلي لذرة السيزيوم. وقد اعتمد النظام الدولي للوحدات الثانية كوحدة الوقت بناء على خصائص السيزيوم في عام 1967.

تأثير قياس الوقت فى تطور العلوم

كان لقياس الوقت تأثيراً قوياً فى تطور العلوم الأخري كعلم الفيزياء والكيمياء.فارتبط بالوقت عديد من الكميات الفيزيائية والكيميائية ،كالسرعة والضغط والشدة وسرعة التفاعل وغيرها.فجميع القوانين تقريباً ترتبط بقياسات زمنية سواء كانت قوانين رياضية او فزيائية او كيميائية.

ابتكر الدكتور أحمد زويل نظام تصوير سريع للغاية يعمل باستخدام الليزر له القدرة على رصد حركة الجزيئات عند نشوئها وعند التحام بعضها ببعض. والوحدة الزمنية التي تُلتقط فيها الصورة هي فمتوثانية، وهو جزء من مليون مليار جزء من الثانية.