Все мы привыкли к обычным фактам - в сутках 24 часа, месяц насчитывает 30 дней, в году их 365. Механические и электронные часы - наша повседневная реальность, и сложно сегодня представить себе, что может быть по-другому. Как жили люди до того, как были изобретены современные часы? Какие способы исчисления времени существуют у других народов? С ответами на эти вопросы мы познакомимся ниже.
В древности существовали различные способы определять время. Солнечные часы помогали ориентироваться по тени, которую отбрасывало Солнце, перемещаясь в течение дня по небосводу. Они включали в себя шест (гномон), отбрасывающий тень, и циферблат с отметками, по которому двигалась тень. Сам принцип действия часов подразумевает их полную зависимость от Солнца, так что ночью или в пасмурную погоду этими часами было пользоваться невозможно. У разных народов древности, таких как Египет, Рим, Китай, Греция, Индия существовали свои разновидности солнечных часов, которые различались по конструкции.
Водяные часы представляли собой сосуд цилиндрической формы, из которого истекала по каплям вода. Время определялось по количеству истекшей воды. Такие часы были распространены в Египте, Вавилоне, Риме. Однако существовала и другая разновидность водяных часов, которая была распространена в странах Азии - плавающий сосуд наполнялся водой, которая поступала через небольшое отверстие.
Песочные часы всем нам знакомы. Они существовали и до нашей эры, в средние века их разработка была усовершенствована. Для точности часов большое значение имело качество песка и равномерность его сыпучести, он изготавливался специально. Использовался мелкий порошок черного мрамора, а также песок из свинцовой и цинковой пыли, предварительно проходивший обработку, и другие виды песка.
Время определяли также и с помощью огня. Огненные часы были в древности очень распространены, особенно в домах. Существовали разные типы таких часов - свечные, фитильные, лампадные. В Китае, где, как считается, огненные часы появились впервые, была распространена разновидность, состоявшая из основы, сделанной из горючего материала (в виде спирали или палочки), и прикрепленных к ней металлических шариков. При сгорании определенного промежутка основы шарики падали, таким образом отбивая время.
В Европе популярностью пользовались свечные часы, которые позволяли определять время по количеству сгоревшего воска. Эта разновидность была особенно распространена в монастырях и церквях.
Можно упомянуть и о таком способе определения времени в древности, как ориентирование по звездам. В Древнем Египте существовали звездные карты, по которым египетские наблюдатели при использовании пассажного инструмента ориентировались в ночном времени.
Следует отметить, что в древнем Египте также существовало деление дня и ночи на 12 часов, однако часы были неодинаковой длины. Летом дневные часы были длиннее, ночные короче, зимой же наоборот. Месяц по египетскому календарю состоял из 30 дней, год насчитывал 3 сезона по 4 месяца каждый. Для египтян Нил служил основой жизни, и сезоны были тесно связаны с событиями вокруг этой реки: время разлива реки (ахет), время выхода земли из-под воды и начала земледелия (перет) и время низкой воды (шему).
Новый год египтяне праздновали в сентябре, с появлением на небе звезды Сириус.
В Древнем Риме год насчитывал всего 10 месяцев (304 дня). Начало года приходилось на март. В дальнейшем римский календарь подвергся изменениям - Юлием Цезарем был установлен календарный год из двенадцати месяцев, начало которого было определено на 1 января, поскольку в этот день римские консулы вступали в должность и начинался новый хозяйственный цикл. Этот календарь получил название юлианского. Названия месяцев, которые привычны нам с детства - январь, февраль, март и т.д. - пришли к нам из Рима.
В наше время в большинстве стран отсчет времени ведется от Рождества Христова и принят григорианский календарь. Однако существуют и иные варианты отсчета времени. К примеру, в Израиле летосчисление ведется от сотворения мира, которое датируется на 3761 г. до н.э. согласно положениям иудаизма. Год в иудейском календаре бывает 3-х видов - правильный, состоящий из 354 дней, достаточный, насчитывающий 355 дней, и недостаточный, состоящий из 353 дней. В високосный год прибавляется один дополнительный месяц.
Всем известен китайский календарь, в котором каждый год посвящен определенному животному. Сначала в Китае придерживались именно его, однако со становлением коммунизма в этой стране произошел переход на григорианский календарь. Восточный календарь используется в Китае и сегодня для определения дат праздников, например, Праздника весны, который есть китайский Новый год, и Праздника середины осени. Новый год в Китае - переменный праздник и приходится на "День первого новолуния", которое находится в промежутке между 21 января и 21 февраля.
На сегодняшний день существуют и другие примеры систем отсчета времени, отражающие видение мира и традиции создавших их народов.
История не в состоянии ответить на вопрос о том, когда люди научились измерять время. Очевидно, первым способам измерения должно было предшествовать развитие абстрактного представления о времени, возникновение потребности измерять его. Нет сомнения, что эти предпосылки появлялись в процессе первичных коллективных действий, в трудовых операциях, связанных с периодическими явлениями природы. Наконец, чтобы измерить время, человек уже должен был уметь считать.
Учет времени, так же как и возникновение счета, можно отнести к разряду конвергентных явлений, т. е. таких, которые возникали независимо друг от друга у разных народов под влиянием сходных условий и требований развивающихся обществ. Судя по совершенству первых календарных систем, появившихся у многих народов уже в период неолита, начальные стадии процесса счета времени следует относить к более ранним периодам. Косвенным подтверждением этому может служить наличие первичного счета в эпоху верхнего палеолита.
Первой единицей измерения времени были сутки любопытный счет дням в VI в. до н.э. у персов описывает Геродот. Царь Дарий, отправляясь в поход на скифов, оставил воинам, охранявшим переправу через Дунай, своеобразный календарь -- ремень с завязанными на нем узлами. Развязывая ежедневно по узлу, воины вели счет дням, прошедшим с начала похода. Оставшиеся узлы означали дни до планируемого возвращения царя. Разумеется, в эпоху Ахеменидов персам были знакомы и более совершенные системы счета времени, но для простых воинов пользование таким первобытным календарем было понятнееВолодомонов Н. Календарь: прошлое, настоящее, будущее. Стр. 99.
Очень рано возник и счет времени по чередованию фаз Луны. Но и оборот. Луны, лунный месяц, -- сравнительно небольшая мера времени. Потребности древней хронологии были удовлетворены с появлением в счете лунного и солнечного годов. Счет дней внутри года, разделенного на двенадцать приблизительно равных периодов (месяцев), позволял создавать простейшие приспособления: деревянные, костяные, керамические таблицы -- календари. У многих народов они сохранялись в быту вплоть до начала XX в., да и наши современные передвижные календарные таблицы восходят к этим простейшим приспособлениям. .
Наряду с портативными приспособлениями в древности создавали и монументальные календарные устройства, своеобразные каменные обсерватории, позволявшие сверять счет времени с астрономическими показателями. Таковы сооружения III тысячелетия до н. э. в Стоунхендже (Англия), каменный календарь близ г. Куско (Перу) и др.
В древности появились и первые способы измерения времени в пределах суток. Само восприятие времени в прошлом значительно отличалось от современного. Сегодня мы привыкли измерять время минутами и секундами, а средневековые часы имели на циферблате только часовую стрелку, минутная появилась в середине XVI в., а секундной еще не знали современники Пушкина.
Различные народы в разные эпохи делили сутки по-разному. Современная система деления их на 24 часа зародилась в Вавилоне, хотя официально ее ввел александрийский астроном Клавдий Птолемей, живший во II в. н.э.
Первые способы измерения времени в течение суток были связаны с Солнцем. Древнейшим и самым простым прибором, позволяющим измерить время по Солнцу, был гномон -- вертикальный столб. По длине отбрасываемой им тени можно было определить время суток. Первое упоминание гномона относится -кVI в. до н. э.
Дальнейшее развитие идеи измерения времени по Солнцу представляет скафис -- солнечные часы, указывающие время направлением тени, отбрасываемой на специальный циферблат вертикальной осью -- стрелкой. Первый скафис был построен жрецом Беросом из Вавилона в III в. до н. э. Усовершенствование скафиса привело к изобретению горизонтальных солнечных часов, в которых осью -- стрелкой служит ребро прямоугольного треугольника, ориентированного острым углом, равным широте места, где установлены часы, на юг.
У народов Азии с глубокой древности использовались песочные часы, где время измерялось количеством песка, пересыпающегося из одного сосуда в другой. Такие часы не связаны с Солнцем, они измеряют определенные небольшие промежутки времени, сосчитав которые можно установить время суток. Для отсчета коротких промежутков времени песочные часы используются в медицине и сейчас.
В Китае применялись так называемые огненные часы, где ход времени определялся равномерным сгоранием специальной свечи. Свечи с часовыми делениями знала и средневековая Европа, а на Руси короткие временные отрезки измеряли количеством сгоревших лучин.
В I тысячелетии до н.э. многие страны применяли водяные часы или "клепсидры". С использованием этих часов связаны сохранившиеся до наших дней латинские обороты речи, звучащие в русском языке как "не надо лить воду", или "с тех пор много воды утекло".
Все описанные системы не отличались точностью, были неудобны, но до определенного времени удовлетворяли общество. Однако с развитием производительных сил, с появлением новых задач возникла потребность в более совершенных способах измерения времени. Важным шагом в этом отношении был переход к механическим часам, первое упоминание о которых встречается в византийских источниках в 578 г. Широкое практическое использование механических (колесных) часов в Европе относится к XI--XII вв. Обычно их устанавливали на башнях ратуш, связывая механизм часов с устройством звона или боя. Недостатком колесных часов была их громоздкость и малая точность хода. В России первые колесные часы были установлены в Московском Кремле в 1404 г. Часы Спасской, башни Кремля установил в 1624 г. при царе Михаиле Федоровиче механик Галловей. В 1706 г. по приказу Петра I они были заменены голландскими курантами, которые действуют и ныне.
Замена в колесных часах приводного груза пружиной позволила создать в началеXVI в. первые портативные экземпляры. Наконец, в 1640 г. Галилей предложил конструкцию маятниковых часов, которые вошли в обиход после смерти ученого 1 .
Маятниковые часы, повысившие точность хода до нескольких секунд в сутки, стали важным орудием в руках ученых, помогли астрономам произвести расчеты, определившие форму и размеры Земли.
Изобретение в середине XVIII в. англичанином Д. Гарисоном хронометра позволило определять точное время не только на суше, но и на море, что очень важно для выяснения долготы местоположения корабля. В большинстве современных бытовых часов используется принцип хронометра.
В настоящее время кварцевые, молекулярные, атомные и другие системы сверхточных устройств используются в специальных научных целях. Современные астрономические часы могут обеспечить точность хода До 0,002 секунд в сутки. Ведутся работы и по дальнейшему усовершенствованию приборов, измеряющих время.
Повседневный распорядок жизни людей земного шара согласован с суточным ходом времени. При этом определение средних солнечных суток связано с конкретным местом наблюдения за кульминациями Солнца. Следовательно, среднее солнечное время имеет разное значение для разных меридианов Земли. Это обстоятельство рождает проблему так называемого местного времени. Поскольку в течение суток небесная сфера совершает полный оборот, а сутки состоят из 24 часов, то в угловых единицах можно вычислить 360°: 24 =15°, т.е. за час небесная сфера совершает поворот на 15°. Значит, два пункта на Земле, отстоящие друг от друга на 15° долготы, будут иметь разницу в местном времени на 1 час.
В 1878 г. канадец С. Флеминг предложил ввести так называемое поясное время. Вся поверхность земного шара условно подразделялась на 24 часовых пояса, ограниченных меридианами, проведенными с интервалом в 15°. Для каждого пояса (от 0 до 23-го) устанавливалось местное время, соответствующее его среднему меридиану. За нулевой принят пояс, средним меридианом которого является гринвичский. Восточнее нулевого лежит первый пояс, затем второй и т. д. Поясное время изменяется скачком на 1 час при переходе из одного пояса в смежный.
Поясное время было принято на Международном астрономическом конгрессе и введено в 1883 г. в Канаде и США, а затем и в европейских странах. В СССР поясное время (от 2 до 12 пояса) было введено постановлением СНК от 17 января 1924 г.
С 1 марта 1957 г. введены границы часовых поясов, следующие не строго по меридиану, а совпадающие с границами краев и областей.
Во многих странах из экономических соображений вводят поправки в поясное время, переводя часы вперед на 1 и более часов. В нашей стране декретом Совнаркома СССР от 16 июля 1930 г. в целях более рационального использования рабочего дня и экономии электроэнергии также было введено так называемое декретное время. Оно опережает поясное на 1 час. Следовательно, если в Гринвиче (нулевой пояс) воемя 20 часов, в Москве (второй пояс) время: 20 + 2=22 часа + 1 декретного времени = 23 часа.
С 1981 г. в дополнение к декретному времени на территории СССР введен ежегодный сезонный перевод стрелок часов (с 1 апреля по 1 октября) на 1 час вперед. Местное время в указанный весенне-летний период будет опережать истинное поясное на 2 часаЯнин В. Л. Хронология. Стр. 28.
С часовыми поясами связана и так называемая линия перемены дат. Новые сутки повсеместно измеряют с полуночи. Чтобы избежать путаницы в счете дней, международным соглашением установлено: меридиан с долготой в 180° (12 часов), разграничивающий западное и восточное полушария Земли, "считать линией перемены дат. На кораблях, пересекающих эту линию с запада на" восток, один и тот же день считают дважды, а на судах, идущих в обратном направлении, пропускают один календарный день.
Проблема времени имеет особое значение в исторической науке, поскольку субъект и объект исследования отделены друг от друга временем. Время - (греч. chronos) есть форма существования материи. Есть мнение, что каждой форме материи присуще свое время. Если физическое время однолинейно, то в историческом времени прошлое, настоящее и будущее пересекаются в человеке.
М. Барг, анализируя категорию времени как познавательный принцип исторической науки, календарное время назвал «внешним» временем истории, а социально-историческое время - ее «внутренним временем. Календарное время непрерывно, абсолютно, симметрично. Социально-историческое - прерывно и относительно, в нем возможны цикличность и повторяемость, аритмии, остановки, движения вспять. Оно обладает множественностью скоростей, многоярусностью, различной плотностью. История - есть движение, а, значит, возможна лишь во времени.
Время в истории обладает следующими характеристиками:
- имеет свое начало: от появления человеческого общества;
- имеет качественные свойства: в одну и ту же эпоху могут быть разные качественные времена.
У каждого человека есть свое чувство времени, которое может меняться в зависимости от душевного состояния. Наблюдается некая закономерность: чем более масштабным является изучаемое историческое событие, тем более необходим язык длительной временной протяженности для получения максимально объективной картины. И, наоборот, чем ближе событие к современности, тем больше вероятность идеологизированных оценок.
В качестве важнейшего критерия общественной ориентации человека время стало восприниматься недавно, примерно с эпохи Возрождения. Первобытные люди воспринимали время лишь как конец жизни человека и не придавали ему социального значения. В мифах, сказках, эпосе время не изменяется и не развивается. Чукчи не могли ответить на вопрос, сколько им лет и считали этот вопрос бессмысленным. Сделанные в Древнем Вавилоне в 3-ем тысячелетии до н.э. астрономические открытия позволили прийти к пониманию временных циклов: суточного (день - ночь), лунного месячного, солнечного годового. Образом времени для древнего китайца был круг, а пространства - квадрат. В древней Индии время воспринималось как движение колеса, ось которого закреплена в пространстве. В буддистском восприятии человек, достигший совершенства выходит из круга перевоплощений, т.е. из времени. Будда пребывает в Нирване, где нет времени. Бодхисатва - совершенный человек, над которым не властны законы времени, пространства и причинности. Античный мир жил настоящим. Гесиод различал Золотой, Серебряный и Железный века. Древнегреческие философы делили время на хронос - формальное и кайрос - подлинное, наполненное смыслом.
Драматично понимание исторического времени в христианстве. Началом его считается грехопадение Адама, а течение его воспринимается как ожидание конца света и вечности. С Возрождения синонимом времени становиться практическая деятельность человека. Гуманисты наметили 3-членную периодизацию истории: древняя, средняя, новая.
Н. Бердяев считал проблему времени величайшей метафизической тайной, поскольку в человеческом восприятии есть прошлое, есть будущее, но настоящего нет, так как это миг между прошлым и будущим.
Теория К. Маркса об общественно-экономических формациях основана на идее исторического прогресса. Маркс представлял историю человечества как линию, восходящую вверх. Но большинство ученых считают, что история далека от приписываемой ей линейности. Вероятнее всего, это волнообразный процесс со скачками, остановками и т.д.
Революционный взрыв в истории идей вызвала концепция исторического времени Броделя. Введя понятие «длительности», Бродель определил историю как диалектику длительности. Социальнофилософский смысл диалектической связи прошлого с настоящим и настоящего с будущим, лежащий в основе броделевской la longue duree , позволяет говорить об этой категории не как о конечной временной длине, но как о «долгом длении» - целостности и незавершенности исторического времени, о «времени в стадии реализации», схожим с «мягким временем» {soft time), изображенным на сюрреалистических полотнах С. Дали. Примечательно, что идеи Броделя повлияли не только на взгляды историков и философов, но и на становление синергетической концепции времени И. Пригожина, явив пример того, как гуманитарная наука может воздействовать на естествознание. Исходя из трехуровневой темпоральной структуры Броделя, Пригожин различает три шкалы времени: время Земли, время гидротермического потока и время первых «живущих». Историю он определяет как «диаграмму бифуркаций» (кризисов), как «карту возможностей», нелинейный и необратимый процесс.
Отечественная гуманитарная наука более критично рассматривает броделевскую «большую длительность», отдавая предпочтение концепции времени М.М. Бахтина. Ю.М. Лотман «историю большой длительности» именует «долгим дыханием», внесшим свежий воздух в историческую науку, замечая при этом, что такая история уподобляется некоему геологическому процессу, действующему на людей, но не с помощью людей.
Любая периодизация носит характер интерпретации исторических событий и процессов. Такие понятия как «эпоха», «период», «век», «столетие» - появились еще в Древней Греции, но вошли в употребление в Средние века. Периодизация отражает направленность исторического процесса и позволяет организовать и упорядочить систему знаний об исторических событиях.
Особое место в периодизации занимает понятие «эпоха» - (греч. - остановка) это целостное представление о мире, окружающем человека, о тенденциях времени. Грани эпохи условны, подвижны, относительны. Это качественная ступень исторического развития. Существует условное правило: чем эпоха интересней для историка, тем она для современника печальней. Действительно, переломные исторические эпохи, когда ломались судьбы людей и все отрицательные и положительные их качества проявлялись максимально ярко, наиболее интересны для исследования.
Понятие «период» предполагает наличие исторического ритма. Для построения периодизации необходимо постижение закона гармонии и симметрии исторического времени. Период отражает единство прерывности и непрерывности исторического процесса и сходен по значению со словом «этап». Периодизация есть необходимый инструмент исторического познания. Условность периодизации порождает дискуссии (например, границы Средневековья, наступление Нового времени в Азии и Европе и т.д.). Несинхронность наступления
качественных изменений в разных странах доказывает идею неравномерности исторического процесса.
Одна из функций исторического времени заключается в обеспечении преемственности исторического развития. Здесь необходимо обозначить термин «поколение ». Каждое поколение воспринимает и интерпретирует прошлое на базе тех концепций, тех ценностей, того мировоззрения, которые определяют его отношение к окружающему миру. В традиционных обществах смена поколений мало что меняла. Но с ускорением исторического процесса возраст пришел на смену статусу. Одним из первых осознал историческое значение смены поколений О. Конт. Его размышления по этому поводу подтолкнули Дж.Ст. Милля провозгласить, что исторические перемены надо измерять интервалами в одно поколение. Испанский философ X. Ортега-и- Гассет внес существенное уточнение в понимание феномена поколения. По его мнению, поколение и, соответственно, «облик жизни меняется каждые пятнадцать лет». Конечно, предложенный им «метод поколений» не позволяет учитывать конфликты внутри поколения, но его значимость определяется возможностью уяснить человеческое содержание истории. Определяя поколение как «общность сосуществующих в одном кругу сверстников», Ортега подчеркивал сходство жизненного опыта людей одного поколения. В отношениях между поколениями он усматривал своего рода полемику одного с другим. В конфликтах поколений Ортега видел не аномалию, а норму жизни, признавая также, что каждая новая генерация людей вбирала в себя культуру прошлых поколений. Установив пятнадцатилетний ритм смены поколений, Ортега полагал, что история творится «избранными меньшинствами». Идеи, выдвинутые элитой, в следующих поколениях, становятся верованиями.
Самым слабым местом «метода поколений» является тот бесспорный факт, что дети рождаются беспрерывно, поэтому подразделение людей на поколения весьма условно. Однако это возражение не снимает очевидности сходства чувств и взглядов у людей, имеющих общий жизненный опыт. В какой-то степени периодизация по поколениям возвращает к старой периодизации по отдельным выдающимся личностям, с той разницей, что вместо королей и полководцев на первый план выступают деятели культуры. Ортега говорит о поколениях Декарта, Гоббса, Галилея и т.д. Ученых одного поколения представить можно, труднее представить себе крестьян «поколения Декарта». К одному поколению принадлежали Карл I и Кромвель, Екатерина II и Радищев, об идейной общности которых говорить затруднительно. Американские политологи вдобавок к распространенным в Европе концепциям «потерянного поколения», выделяют «молчаливое поколение» 50-х гг. XX в. и «шумное поколение» 1960-х гг.
Конечно, поколение - это весьма приблизительное понятие для академической науки, скорее, это не категория, а метафора. Приблизительны и поколенческие циклы. Так, в России они часто прерывались стихийными войнами и революциями .
- Хакимов Г.А. «Время большой длительности» Ф. Броделя как методологический принцип социально-гуманитарного познания // Вопросы философии. 2009. № 8. С. 135-146.
- Лаптева М.П. Теория и методология истории: Курс лекций. Пермь:Перм. гос. ун-т, 2006. С. 189-190.
Необходимость определять время появилась тогда, когда человек начал заниматься земледелием. Ему нужно было понимать, когда сеять, а когда настает время собирать урожай. Поначалу люди ориентировались на время в целом: зима заканчивалась – значит, нужно было сеять. А как только были признаки первых холодов – пора собирать.
Получается, что отчет времени был очень примитивным: от посева до сбора урожая. Когда у человека спрашивали, сколько ему лет, он мог ответить: «Мне пятнадцать зим». До сих пор ученые находят остатки счета такого рода.
Как определилась точка отчета времени?
У разных народностей была своя точка отчета времени. Например, в древнем Египте это было разлитие реки Нил. Когда снова начинался этот процесс, было ясно, что прошел год. Римляне считали, что время начало идти тогда, когда был создан их город Рим. Жители древнего Китая исчисляли время по времени восхождения на престол нового императора. Как видно, каждая народность брала яркое событие и начинала от него исчислять годы.
Так как в каждой стране были свои правила того, как считать время, это было крайне неудобно для их взаимоотношений. Кроме того, это создает сложности для современных историков. Чтобы понять год определения какого-то события, нужно углубиться в культуру народа и выяснить, как у них велся подсчет времени.
В связи с неудобством разного отчета лет нужно было создать единую систему, которая действовала бы по всему земному шару. Было решено за основу взять библейское сообщение о рождении Иисуса Христа, Сына Бога. Именно этот год стал стартом отчета.
Те страны, которые не признают приход Иисуса, не согласились с таким исчислением. Это были страны, исповедующие мусульманство. Точкой отчета их исчисления лет стало рождения их пророка Мухаммеда.
Какими были первые часы?
Было замечено, что многие люди определяли, в каком положении находится солнце, и таким могли сказать, который час. При этом ошибки были равны максимум 10 минут. Поэтому первыми часами для определения времени стали солнечные устройства, сделанные с учетом движения солнца. Они состояли из основы и такого механизма, как гномон. Тень от него выполняла задачу стрелки. Его конец показывал на север, и когда солнце начинало двигаться, то теневая стрелка показывала время.
Несмотря на то, что солнечное приспособление было очень эффективным средством в древнее время, у него было немало недостатков. Использовать их можно было исключительно в солнечную погоду. Кроме того, они могли показывать время только в определенной местности.
Еще люди могли определять время, используя песочные, водяные и огненные устройства. Конечно, любое из этих приспособлений имело относительную точность, так как на них оказывало воздействие множество факторов. Например, точность водяных часов страдала из-за атмосферного давления или температуры. Измерение времени с помощью скорости фитиля зависело от притока воздуха и движения ветра.
Самым продуктивным достижением измерения времени в древности стали астрономические наблюдения за положением звезд. Точность измерения времени очень высока, поэтому сегодня такие методы пользуются большой популярностью.
Достижениями древности могли пользоваться далеко не все. Многие жили в сельской местности, и им приходилось определять время без часов и специальных сооружений. Они наблюдали за окружающей природой, ее явлениями и замечали, что многие действия имеют периодический характер. Следя за жизненным циклом животных и растений, можно выяснить, который час с большой точностью.
Разделы: Физика
Наука начинается с тех пор как начинают измерять.
Д.И. Менделеев
С давних пор люди сталкивались с необходимостью определять расстояния, длины предметов, время, площади, объемы и т. д.
Измерения нужны были и в строительстве, и в торговле, и в астрономии, фактически в любой сфере жизни. Очень большая точность измерений нужна была при строительстве египетских пирамид.
Значение измерений возрастало по мере развития общества и, в частности, по мере развития науки. А чтобы измерять, необходимо было придумать единицы различных физических величин. Вспомним, как написано в учебнике: “Измерить какую-нибудь величину – это значит сравнить ее с однородной величиной, принятой за единицу этой величины”.
Целью моей работы было выяснить: какие существовали и существуют сейчас единицы длины и массы, каково их происхождение?
Вершок, локоть и другие единицы...
Измеряй все доступное измерению и делай не доступное измерению доступным”.
Г.Галилей
Самыми древними единицами были субъективные единицы. Так, например, моряки измеряли путь трубками, т. е. расстоянием, которое проходит судно за время, пока моряк выкурит трубку. В Испании похожей единицей была сигара, в Японии – лошадиный башмак, т. е. путь, который проходила лошадь, пока не износится привязанная к ее копытам соломенная подошва, заменявшая подкову.
В программе Олимпийских игр Древней Эллады был бег на стадию. Установлено, что греческая стадия (или стадий) это длина стадиона в Олимпии – 192,27 м. Стадий равняется расстоянию, которое проходит человек спокойным шагом за время от появления первого луча солнца, при его восходе, до момента, когда диск солнца целиком окажется над горизонтом. Это время приблизительно равно двум минутам...
Стадий, как единица измерения расстояний, был и у римлян (185 см), и у вавилонян (около 195 см), и у египтян (195 см).
В Сибири в стародавние времена употреблялась мера расстояний – бука. Это расстояние, на котором человек перестает видеть раздельно рога быка.
У многих народов для определения расстояния использовалась единица длины стрела – дальность полета стрелы. Наши выражения “не подпускать на ружейный выстрел”, позднее “на пушечный выстрел” – напоминают о подобных единицах длины.
Древние римляне расстояния измеряли шагами или двойными шагами (шаг левой ногой, шаг правой). Тысяча двойных шагов составляла милю (лат. “милле” – тысяча).
Длину веревки или ткани неудобно измерять шагами или стадиями. Для этого оказались пригодными встречающиеся у многих народов единицы, отождествляемые с названиями частей человеческого тела. Локоть – расстояние от конца пальцев до локтевого сустава.
Мерой длины для тканей, веревок и т.п. наматывающихся материалов у многих народов был двойной локоть. Этой мерой мы и сейчас пользуемся для приблизительной оценки длины...
На Руси долгое время в качестве единицы длины использовали аршин (примерно 71 см). Эта мера возникла при торговле с восточными странами (перс, “арш” – локоть). Многочисленные выражения: “Словно аршин проглотил”, “Мерить на свой аршин” и другие – свидетельствуют о ее распространении.
Для измерения меньших длин применяли пядь – расстояние между концами расставленных большого и указательного пальцев.
Пядь или, как ее еще называли, четверть (18 см) составляла 1 / 4 аршина, а 1/ 16 аршина равнялся вершок (4,4 см).
Очень распространенной единицей длины была сажень. Впервые упоминание о ней встречается в XI в. С 1554 г. сажень устанавливают равной 3 аршинам (2,13 м) и она получает название царской (или орленой, печатной) в отличие от произвольных – маховой и косой. Маховая сажень – размах рук – равна примерно 2,5 аршинам. Рыбак, который показывает, какую большую рыбу он упустил, демонстрирует нам маховую.
Косая сажень – расстояние от конца вытянутой вверх правой руки до носка левой ноги, она примерно равна 3,25 аршинам.
Вспомним, как в сказках о великанах: “Косая сажень в плечах”. Удивительно совпадение древнеримской меры длины - "архитектурной трости" и древнерусской косой сажени: 248 см. Имеется в виду сажень "с ноги на руку косая, от земли и до земли". Эту сажень определяли длиной веревки, один конец которой прижимался ногой к земле, а другой перекидывался через согнутую в локте руку стоящего человека и опускался снова до земли.
При сложении упомянутой выше косой сажени вчетверо получаем "литовский локоть" (62 см).
В странах Западной Европы издавна применяли в качестве единиц дюйм (2,54 см) –длина сустава большого пальца (от голл. “дюйм” – большой палец) и фут (30 см) – средняя длина ступни человека (от англ. “фут” – ступня).
Рис. 6 Рис. 7
Локоть, вершок, пядь, сажень, дюйм, фут и т. д. очень удобны при измерениях, так как они всегда “под руками”. Но единицы длины, соответствующие частям человеческого тела, обладают большим недостатком: у различных людей пальцы, ступни и т. д. имеют разную длину. Чтобы избавиться от произвола, в XIV в. субъективные единицы начинают заменять набором объективных единиц. Так, например, в 1324 г. в Англии был установлен законный дюйм, равный длине трех приставленных друг к другу ячменных зерен, вытянутых из средней части колоса. Фут определили как среднюю длину ступни шестнадцати человек, выходящих из церкви, т. е. обмером случайных людей стремились получить более постоянное значение единицы – среднюю длину ступни.
Какую величину мы определяем, взвешивая тело на рычажных весах?
Какой народ и когда изобрел рычажные весы – неизвестно. Возможно, что это было сделано многими народами независимо друг от друга, а простота использования послужила причиной их широкого распространения.
Рис. 9
При взвешивании на рычажных весах на одну чашку кладут взвешиваемое тело, на другую – гири. Гири подбирают так, чтобы установить равновесие. При этом уравновешиваются массы взвешиваемого тела и гирь. Если уравновешенные весы перенести, например, на Луну, где вес тела меньше, чем на Земле, в 6 раз, равновесие не нарушится, так как вес и тела, и гирь на Луне уменьшился в одинаковое число раз, а масса осталась прежней.
Следовательно, взвешивая тело на рычажных весах, мы определяем его массу, а не вес.
Единицы массы, как и единицы длины, сначала устанавливались по природным образцам. Чаще всего по массе какого-нибудь семени. Так, например, массу драгоценных камней определяли и до сих пор определяют в каратах (0,2 г) – это масса семени одного из видов бобов.
Позднее за единицу массы стали принимать массу воды, наполняющей сосуд определенной вместимости. Например, в Древнем Вавилоне за единицу массы принимали талант – массу воды, наполняющей такой сосуд, из которого вода равномерно вытекает через отверстие определенного размера в течение одного часа.
По массе зерен или воды изготовляли металлические гири разной массы. Ими пользовались при взвешивании.
Гири, служившие эталоном (образцом), хранились в храмах или правительственных учреждениях.
На Руси древнейшей единицей массы была гривна (409,5 г). Существует предположение, что эта единица ввезена к нам с Востока. Впоследствии она получила название фунта. Для определения больших масс использовался пуд (16,38 кг), а малых – золотник (12,8 г).
В 1791 г. во Франции было принято решение создать десятичную метрическую систему мер. Основными величинами в этой системе были выбраны длина и масса.
Комиссия, в которую входили крупнейшие французские ученые, предложила принять за единицу длины 1/40000000 часть длины земного меридиана, проходящего через Париж. Измерить длину меридиана было поручено астрономам Мешену и Деламберу. Работа продолжалась шесть лет. Ученые измерили часть длины меридиана, расположенную между городами Дюнкерком и Барселоной, а затем вычислили полную длину четверти меридиана от полюса до экватора.
Рис. 11
На основании их данных из платины был изготовлен эталон новой единицы. Эту единицу назвали метром – от греческого слова “метрон”, что значит “мера”.
Рис. 12
За единицу массы была принята масса одного кубического дециметра дистиллированной воды при температуре ее наибольшей плотности 4°С, определяемая взвешиванием в вакууме. Был изготовлен эталон этой единицы, названной килограммом, в виде платинового цилиндра
В 1869 г. Петербургская академия наук обратилась к научным учреждениям всего мира с призывом сделать предложенную французскими учеными десятичную метрическую систему мер международной. В этом обращении говорилось и о том, что “достижения науки привели к необходимости отказаться от прежнего определения метра как 1/40000000 доли четверти длины парижского меридиана, так как позднейшие более точные измерения меридиана давали другие результаты”. Кроме того, стало известно, что длина меридиана со временем меняется. Но так как немыслимо было после каждого измерения меридиана менять длину метра, то Петербургская академия наук предложила принять метр, хранившийся во французском архиве (архивный метр), за прототип – первый образец и изготовить с него возможно точные и устойчивые копии для разных стран, сделав этим метрическую систему мер международной.
Когда же была введена метрическая система мер в нашей стране? Передовые русские ученые, много сделавшие для того, чтобы метрическая система мер стала международной, не смогли преодолеть сопротивления царского правительства введению метрической системы мер в нашей стране. Удалось добиться только того, что в 1899 г. был принят закон, подготовленный Д. И. Менделеевым, по которому наравне с российскими мерами “дозволялось применять в России международный метр и килограмм”, а также кратные им единицы – грамм, сантиметр и др.
Вопрос об использовании метрической системы мер в России был окончательно решен после Великой Октябрьской социалистической революции. 14 сентября 1918 г. Советом Народных Комиссаров РСФСР было издано постановление, в котором говорилось: “Положить в основу всех измерений международную метрическую систему мер и весов с десятичными подразделениями и производными”.
Заключение
По подсчету академика Б. С. Якоби (сторонника превращения метрической системы в международную), от замены прежней системы мер на метрическую преподавание арифметики в школе выиграло третью часть времени, отводившегося на этот предмет. Соответственно значительно упростились расчеты в промышленности и торговле.
Вывод: такую длинную историю прошли длина и масса, пока не стали измеряться в метрах и килограммах соответственно.
Что имеем сейчас:
Единицы СИ
Размерности основных величин в СИ
Базовые единицы СИ
Определения базовых единиц
- Метр равен расстоянию, которое проходит плоская электромагнитная волна в вакууме за 1/299792458 долю секунды.
- Килограмм равен массе международного прототипа килограмма.
- Секунда равна 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия 133 Cs.
- Ампер равен силе постоянного тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2·10 –7 Н.
- Кельвин равен 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды.
- Моль равен количеству вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде 12 C массой 0,012 кг.
- Кандела равна силе света в заданном направлении от источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540·10 12 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.
Использованная литература:
- С.А.Шабалин. Измерения для всех.
- Энциклопедия Кирилла и Мефодия.
- А.Г.Чертов. Физические величины.
- И.Г.Кириллова. Книга для чтения по физике.
