Хронометрия [а] или часовое дело [б] ( букв. « изучение времени » ) — наука, изучающая измерение времени и хронометраж . [3] Хронометрия позволяет установить стандартные измерения времени, которые находят применение в широком спектре социальных и научных областей. Часовое искусство обычно относится конкретно к изучению механических устройств для измерения времени, тогда как хронометрия имеет более широкий охват и включает также биологическое поведение по отношению ко времени (биохронометрия), а также датировку геологического материала ( геохронометрия ).
Часовое искусство обычно используется в отношении механических инструментов, созданных для измерения времени: часы , наручные часы , часовой механизм , солнечные часы , песочные часы , клепсидры , таймеры , регистраторы времени , морские хронометры и атомные часы — все это примеры инструментов , используемых для измерения времени. Людей, интересующихся часовым делом, называют часовщиками . Этот термин используют как люди, профессионально занимающиеся хронометрическими приборами, так и энтузиасты и исследователи часового дела. Часовое искусство и часовщики имеют множество организаций, как профессиональных ассоциаций, так и научных обществ. Крупнейшей часовой организацией в мире является NAWCC, Национальная ассоциация коллекционеров часов, базирующаяся в США, но имеющая местные отделения и в других странах.
Записи хронометража засвидетельствованы во время палеолита в виде надписей, сделанных для обозначения прохождения лунных циклов и измерения лет. Затем были изобретены письменные календари, а затем и механические устройства. Самый высокий уровень точности в настоящее время достигается с помощью атомных часов , которые используются для отслеживания секунды по международному стандарту. [4] [5]
Хронометрия происходит от двух корневых слов, хронос и метрон (χρόνος и μέτρον на древнегреческом языке соответственно), с приблизительными значениями «время» и «мера». [6] Комбинация этих двух значений означает измерение времени.
В древнегреческом лексиконе значения и переводы различаются в зависимости от источника. Хронос, используемый по отношению ко времени в определенные периоды и привязанный к датам во времени, хронологической точности, а иногда и в редких случаях относится к задержке. [7] Продолжительность времени, к которому оно относится, варьируется от секунд до времен года и продолжительности жизни; оно также может относиться к периодам времени, в течение которых происходит, или сохраняется, или задерживается какое-то конкретное событие. [6]
Корень слова соотносится с богом Хроносом в древнегреческой мифологии, который олицетворял образ времени, возникшего из первозданного хаоса. Известный как тот, кто вращает Колесо Зодиака, это еще одно свидетельство его связи с течением времени. [8] Однако древнегреческий язык проводит различие между двумя типами времени, хроносом, статическим и продолжающимся движением настоящего к будущему, временем в последовательном и хронологическом смысле. И Кайрос — концепция, основанная в более абстрактном смысле и представляющая подходящий момент для совершения действия или изменения.
Кайрос (καιρός) уделяет мало внимания точной хронологии, вместо этого он используется как время, специально подходящее для чего-то, или как период времени, характеризующийся некоторым аспектом кризиса, также относящимся к концу времени. [6] Это также можно рассматривать в свете преимущества, прибыли или плода чего-либо, [7] но также было представлено в апокалиптических чувствах и также показано как переменное между несчастьем и успехом, уподобляясь часть тела уязвима из-за пролома в доспехах для Гомера , [9] польза или беда в зависимости от точки зрения. На него также ссылаются в христианском богословии , поскольку он используется как следствие действий Бога и суда в обстоятельствах. [10] [11]
Из-за внутренней связи между хроносом и кайросом, их функцией (изображением и концепцией времени в Древней Греции), понимание одного означает частичное понимание другого. В основе науки хронометрии лежит идея хроноса, безразличного характера и вечной сущности, избегают предвзятости и отдают предпочтение точным измерениям.
Биохронометрия (также хронобиология или биологическая хронометрия) — это исследование биологического поведения и закономерностей, наблюдаемых у животных, с факторами, основанными на времени. Его можно разделить на циркадные ритмы и циркадные циклы . Примерами такого поведения могут быть: связь ежедневных и сезонных сигналов приливов с активностью морских растений и животных, [12] фотосинтетическая способность и фототаксическая чувствительность у водорослей, [13] или метаболическая температурная компенсация у бактерий. [14]
Циркадные ритмы различных видов можно наблюдать по их грубой моторике в течение дня. Эти закономерности становятся более очевидными, когда день подразделяется на время активности и время отдыха. Исследование вида проводится путем сравнения свободных и увлеченных ритмов, причем первый достигается из естественной среды обитания вида, а второй - от субъекта, которого научили определенному поведению. Циклические ритмы схожи, но относятся к закономерностям в масштабе года; распространенными примерами являются такие закономерности, как миграция, линька, размножение и масса тела, исследования и исследования проводятся с использованием методов, аналогичных циркадным закономерностям. [14]
Циркадные и окологодовые ритмы можно наблюдать у всех организмов, как у одноклеточных, так и у многоклеточных. [15] [16] Подотраслью биохронометрии является микробиохронометрия (также хрономикробиология или микробиологическая хронометрия), которая представляет собой исследование поведенческих последовательностей и циклов внутри микроорганизмов. Адаптация к циркадным и окологодовым ритмам является важной эволюцией живых организмов. [15] [16] эти исследования, а также изучение адаптаций организмов также выявляют определенные факторы, влияющие на реакции многих видов и организмов, и могут также могут быть применены для дальнейшего понимания общей физиологии, это может быть применимо и для людей, примеры включают: факторы работоспособности человека, сна, обмена веществ и развития заболеваний, которые все связаны с биохронометрическими циклами. [16]
Ментальная хронометрия (также называемая когнитивной хронометрией) изучает механизмы обработки информации человеком, а именно время реакции и восприятие . Помимо области хронометрии, она также является частью когнитивной психологии и ее современного подхода к обработке информации человеком. [17] Исследования включают в себя применение хронометрических парадигм – многие из которых связаны с классическими парадигмами времени реакции из психофизиологии [18] – посредством измерения времени реакции субъектов различными методами и вносят вклад в исследования познания и действий. [19] Модели времени реакции и процесс выражения временно-структурной организации механизмов обработки данных человека имеют врожденную вычислительную сущность. Утверждалось, что из-за этого концептуальные рамки когнитивной психологии не могут быть интегрированы обычным для них способом. [20]
Одним из распространенных методов является использование событийно-связанных потенциалов (ERP) в экспериментах на стимул-реакцию. Это колебания генерируемых переходных напряжений в нервных тканях, которые возникают в ответ на стимулирующее событие непосредственно перед или после него. [19] Это тестирование подчеркивает динамику и характер психических событий и помогает определить структурные функции при обработке информации человеком. [21]
Датирование геологических материалов составляет область геохронометрии и относится к областям геохронологии и стратиграфии , но отличается от хроностратиграфии . Геохронометрическая шкала является периодической, ее единицы работают в степенях 1000 и основаны на единицах длительности, в отличие от хроностратиграфической шкалы. Различия между двумя шкалами вызвали некоторую путаницу – даже среди академических кругов. [22]
Геохронометрия занимается вычислением точной даты каменных отложений и других геологических событий, давая представление об истории различных областей, например, можно легко распознать вулканические и магматические движения и явления, а также морские отложения, которые можно легко распознать. быть индикаторами морских событий и даже глобальных изменений окружающей среды. [23] Эту датировку можно провести разными способами. Все надежные методы – за исключением термолюминесценции , радиолюминесценции [ 24] и датирования ЭПР (электронно-спиновым резонансом) – основаны на радиоактивном распаде , фокусируясь на деградации радиоактивного родительского нуклида и росте соответствующего дочернего продукта. [23]
Измеряя дочерние изотопы в конкретном образце, можно рассчитать его возраст. Сохранившееся соответствие родительских и дочерних нуклидов обеспечивает основу для радиоактивного датирования геохронометрии с применением закона радиоактивности Резерфорда-Содди, в частности с использованием концепции радиоактивного преобразования при росте дочернего нуклида. [25]
Термолюминесценция — чрезвычайно полезная концепция, которая используется в самых разных областях науки [26] . Датирование с использованием термолюминесценции — дешевый и удобный метод геохронометрии. [27] Термолюминесценция — это производство света из нагретого изолятора и полупроводника. Его иногда путают со световым излучением материала накаливания, это другой процесс, несмотря на множество сходств. Однако это происходит только в том случае, если материал ранее подвергался воздействию радиации и поглощал ее. Важно отметить, что световое излучение термолюминесценции не может повторяться. [26] Весь процесс воздействия радиации на материал придется повторить, чтобы сгенерировать еще одно термолюминесцентное излучение. Возраст материала можно определить путем измерения количества света, испускаемого в процессе нагревания, с помощью фототрубки, поскольку излучение пропорционально дозе радиации, поглощенной материалом. [23]
Метрология времени или метрология времени и частоты — это применение метрологии для измерения времени, включая стабильность частоты . [28] [29] Его основными задачами являются реализация секунды в качестве единицы измерения времени в системе СИ и установление стандартов времени и стандартов частоты , а также их распространение . [30]
Древние люди использовали свои основные чувства, чтобы воспринимать время суток, и полагались на свое биологическое чувство времени, чтобы различать времена года и действовать соответствующим образом. Их физиологические и поведенческие сезонные циклы в основном находятся под влиянием биологической системы измерения времени фотопериода на основе мелатонина , которая измеряет изменение дневного света в рамках годового цикла, давая представление о времени в году, и их окологодовых ритмов, обеспечивающих предвидение изменений окружающей среды. событий за несколько месяцев до этого, чтобы увеличить шансы на выживание. [31]
Ведутся споры о том, когда было самое раннее использование лунных календарей и о том, можно ли считать некоторые находки лунным календарем. [32] [33] Большинство связанных находок и материалов эпохи палеолита изготовлены из костей и камня с различными маркировками инструментов. Считается, что эти маркировки не были результатом знаков, обозначающих лунные циклы, а были необозначительными и нерегулярными гравюрами, рисунок последних вспомогательных знаков, которые игнорируют предыдущий дизайн, указывает на то, что вместо этого в маркировках используются мотивы и ритуальные маркировки. . [32]
Однако по мере того, как люди сосредоточили свое внимание на сельском хозяйстве, важность и зависимость от понимания ритмов и цикла времен года росли, а ненадежность лунных фаз стала проблематичной. Древний человек, привыкший к фазам Луны, использовал их как практическое правило, а вероятность того, что погода помешает чтению цикла, еще больше снизила надежность. [32] [34] Длина луны в среднем меньше нашего текущего месяца, и она не действует как надежная альтернатива, поэтому с течением времени количество ошибок между ними будет увеличиваться, пока какой-нибудь другой индикатор не даст указание. [34]
Древнеегипетские календари были одними из первых созданных календарей, а гражданский календарь даже просуществовал в течение длительного периода после этого, пережив даже коллапс своей культуры и в раннехристианскую эпоху. Некоторые полагают, что он был изобретен около 4231 г. до н.э., но точная и точная датировка в ту эпоху затруднена, и изобретение относят к 3200 г. до н.э., когда первый исторический царь Египта Менес объединил Верхний и Нижний Египет . [34] Первоначально он был основан на циклах и фазах Луны, однако позже египтяне поняли, что календарь был ошибочным, заметив, что звезда Сириус восходит перед восходом солнца каждые 365 дней, год, как мы его знаем сейчас, и был переделан, чтобы состоять из двенадцать месяцев по тридцать дней, с пятью эпагоменальными днями. [35] [36] Первый называется лунным календарем древних египтян, а второй - гражданским календарем.
Ранние календари часто содержат элемент традиций и ценностей соответствующей культуры, например, пятидневный вставной месяц гражданского календаря Древнего Египта, представляющий дни рождения богов Гора , Исиды , Сета , Осириса и Нефтиды . [34] [36] Использование майя нулевой даты, а также связь Цолькина с тринадцатью слоями неба (произведение ее и всех человеческих цифр, двадцати, что составляет 260-дневный год в году) и продолжительность времени между зачатием и родами во время беременности. [37]
Существует множество часовых музеев и несколько специализированных библиотек, посвященных этой теме. Одним из примеров является Королевская Гринвичская обсерватория , которая также является источником нулевого меридиана и домом первых морских хронометристов, достаточно точных, чтобы определять долготу (созданных Джоном Харрисоном ). Другие часовые музеи в районе Лондона включают Музей часовщиков , который вновь открылся в Музее науки в октябре 2015 года, коллекции часов в Британском музее , Музее науки (Лондон) и Коллекцию Уоллеса . Библиотека Гилдхолла в Лондоне содержит обширную публичную коллекцию часового искусства. В Аптоне, также в Великобритании, в штаб-квартире Британского часового института находится Музей хронометража. Более специализированный музей часового искусства в Соединенном Королевстве — Музей страны кукушки в Чешире , в котором хранится крупнейшая в мире коллекция старинных часов с кукушкой .
Одним из наиболее обширных музеев, посвященных часовому искусству, является Международный музей часового искусства в Ла-Шо-де-Фон в Швейцарии, в котором есть публичная библиотека часового искусства. Музей часового искусства дю Локль меньше по размеру, но расположен неподалеку. Другие хорошие часовые библиотеки, обеспечивающие публичный доступ, находятся в Международном музее часового искусства в Швейцарии, в Ла-Шо-де-Фон и в Ле-Локле .
Во Франции в Безансоне есть Musée du Temps (Музей времени) в историческом дворце Гренвель. В Серпе и Эворе , в Португалии , есть Museu do Relógio. В Германии в Фуртвангене-им-Шварцвальде , в Шварцвальде , есть Немецкий музей часов , в котором находится публичная библиотека часового искусства.
Двумя ведущими специализированными часовыми музеями Северной Америки являются Национальный музей часов в Колумбии, штат Пенсильвания , и Американский музей часов в Бристоле, штат Коннектикут . Еще один музей, посвященный часам, — это Дом Уилларда и Музей часов в Графтоне, штат Массачусетс . Одной из наиболее полных часовых библиотек, открытых для публики, является Национальная библиотека часов в Колумбии, штат Пенсильвания .
Известные научные часовые организации включают:
