Zaman en iyi şartlarda bile anlaşılması zor bir olgudur. Bazen akıp gider, bazen ağırlaşır, bazen de durmuş gibi olur. Biz zamanı değiştirilemez bir şekilde geçmişten geleceğe uzanan bir şimdiler akışı olarak deneyimlesek de gerçekte var olup olmadığından bile emin olamayız. Fakat bu bu belirsizlik yine de bizi zamanı ölçme için çabalamaktan geri koyamamıştır.
İnsan insan olalı, zamanı doğru biçimde ölçmenin yollarını icat etmekle uğraşıp durmuştur. Günümüzde hayatımızın merkezinde yer alan ve hepimizin eksikliğini en hissettiğimiz şeylerin başında gelen zaman insan eliyle mükemmel bir biçimde şekillenmiştir. Peki tüm bu süreç nasıl işledi ve gelişti? Maddeler halinde zamanı ölçme çabalarımıza göz atalım.
M.Ö 18000 / 8000 – İlk Toprak Takvimler
Uzak atalarımız günlerin, mevsimlerin ve yılların öngörülebilir döngüsel çevrimini elbette fark etmemiş olamazlar. Fakat tarih öncesi dönemin büyük bir kısmında gün doğumu, gün batımı, Ay’ın evreleri gibi doğal zaman göstergeleri yeterli olmuştur.
Stonehenge gibi megalit yapılar mevsim geçişlerini öngörmek için kullanılan bir tür takvim görevi görmüş olabilir. Ancak bu konudaki görüşlerimiz spekülasyondan öteye geçemez. Günümüzde Kongo Demokratik Cumhuriyeti’nin Semliki Vadisi’nde bulunan üzeri çentikli İşango kemiği günleri saymak yani bir nevi zamanı ölçmek için için ilk girişim olarak kabul ediliyor.
M.Ö 2000 – Gölgeler Yardımıyla Saati Ölçmek
Resmi bir zaman ölçüm sistemi oluşturmaya yönelik ilk girişim yaklaşık 4000 yıl önce Mısırlıların günü daha küçük birimlere bölme fikrini ortaya atmalarına dayanıyor. Krallar vadisinde bulunan ilk güneş saatleri büyük olasılıkla mezarları inşa eden işçilerin çalışma süresini izleyebilmek amacı ile yapılmıştı. Sonrasında insanlar çubukların ve dikilitaşların gölgesiyle güneşi takip ederek, günü küçük parçalara ayırmaya başladılar. Daha sonraları ise güneş saatinin Babil, Yunan, Çin ve Orta Amerika versiyonları ortaya çıkmıştı.
M.Ö 1500 – Hava Kararınca Zamanı Ölçme
Güneş saatleri ile ilgili çeşitli sorunlar vardı. Öncelikle bu saatler hava kararınca işe yaramıyordu. Üstelik bu saatlerin süresi muhtemelen mevsimlere göre tutarlılık göstermiyordu. Sonuçta yaz ortasındaki bir saat ile kış ortasındaki bir saat aynı uzunlukta değildir. Eski Mısırlılar belki de bu sorunu çözmek için günü Güneş’ten bağımsız olarak parçalara bölecek olan su saatini icat etmişlerdi. Suyu bir kaptan diğerine yavaşça akıtıp, sıvı düzeyini işaretleyerek geçen zamanı güneş ışığı olmadan da ölçmeye başladılar. Kum, tütsü ve ölçekli mum kullanan benzer yöntemler de vardı.
150 – Saniye İle Tanışıyoruz
Zamanı ölçme için bir sonraki adım alt birimlerin oluşturulması oldu. Bunu ilk olarak MÖ 300 civarında Babilliler uygulamaya geçirdi. Günü 60’ın katlarına bölerek dakika, saniye gibi zamanlara karşılık gelen birimler oluşturdular. Şimdi kullandığımız sistem, MÖ ilk bin yılın sonlarında İranlı bilgin Biruni’nin Mısırlıların 24 saatlik gün kavramını alıp 60 sayısına iki kez bölerek dakikayı ve saniyeyi oluşturması ile ortaya çıktı.
725 – Mekanik Saat Yardımı İle Zamanı Ölçme
Zaman ölçümü söz konusu olduğunda bir değişiklik için 800 yıl kadar beklemek zorunda kaldık. Bilinen ilk mekanik saati Çinli rahip Yi Xing ve bilge Liang Lingzan yaptı. Bu saatte, akan su bir çarkı döndürdükçe, iç içe geçmiş çubuklar ve manivelalardan oluşan sistem her on beş dakikada bir davul, her saat başı çan çalıyordu.
1267 – Saniyenin Yeni Tanımı
Saniye günümüzde de temel zaman ölçüm araçlarımızdan biridir. Ancak saniyeyi ölçmek kolay olmaz. Çünkü bir gün her zaman aynı uzunlukta değildir. Ay’ın ve Güneş’in çekim gücü Dünya’nın dönüşünü yavaşlatmaktadır. Bu nedenle 13. yüzyıla gelindiğinde Jülyen takvimiyle ekinoks arasındaki sapma 11 güne çıkmıştı. Hatayı düzeltmek için İngiliz felsefeci Roger Bacon, bir saniye,1/ 86.400 güneş günü olarak belirledi.
1430 – Yaylı Saatler
Dişlileri yayla dönen ilk saatin sahibi bir 15. Yüzyılda ortaya çıkmıştır. Watch 1505 ( PHN1505 veya 1505 Pomander saati) dünyanın ilk saatidir. Alman mucit, çilingir ve saatçi Peter Henlein tarafından 1505 yılında, erken Alman Rönesans’ı döneminde yapılmıştır.
1656 – İşin İçine Sarkaç Karışıyor
Yaylar gevşedikçe hassaslığını yitirir. Bu nedenle farklı bir ölçüm biçimine ihtiyaç duyulmaktadır. Galileo Galilei’nin 1581’de sarkaçların salınma periyodunun uzunlukları tarafından belirlendiğini gözlemlemesinden sonra Christian Huygens günde bir dakikadan daha az sapan bir sarkaçlı saat geliştirdi. Bu tarihten 20 yıl kadar sonra, sarkaçlı saatlerde büyük gelişme sağlandı. Saatlerde bir günde 15 dakikayı bulan hata payı 15 saniyeye indi. Huygens’in 1675 yılında saatlerde denge çarkını icat etmesi, cep saatlerine giden yolu açtı.
1927 – Kuvars Saati
Yerçekimi sarkaçları yavaşlatır. Ama Bell Laboratuvarlarındaki araştırmacılar elektrik verilen kuvars kristalinin sarkaçtan daha tutarlı biçimde titreştiğini ortaya çıkardılar. Piezo-elektrik etkiden yararlanılan bu saatlerde, zaman ölçümü kuartz kristallerinin titreşim frekansı üzerinden yapılıyordu.
İlk kuartz saatler yaklaşık olarak her dört ayda bir saniye sapıyordu. Yani hassasiyetleri sarkaçlı saatlerden düşüktü. Ancak çalışmaları sırasında makroskobik hareketler gerçekleşmediği için kısa süre içinde sarkaçlı saatlerin yerini aldılar. Zamanla kuartz saatlerin ölçümlerindeki hata payı 32 yılda bir saniyenin altına düştü. 1935 yılında Dünya’nın kendi ekseni etrafındaki dönüş hızında yaşanan değişimleri ölçmek için kuartz saatler kullanıldı.
1949 – Atom Çağı
İnsanların bakış açısından bakıldığında, yüzyılda 2 ya da 3 dakikaya karşılık gelen fark fazla önem taşımaz. Ancak bilim açısından bu çok önemli bir farktır. Bu nedenle zamanı iyileştirme çabaları devam etmiştir. Atomlar kuvarstan daha güvenilir biçimde titreşir.
Zamanı ölçmek için atomlardan yararlanılabileceği düşüncesi ilk olarak 1800’lerin sonlarında Lord Kelvin ve James Clerk Maxwell tarafından ileri sürülmüştü. Atom saatlerinin gerçeğe dönüştürülmesi ise Isidor Rabi’nin elektronlar ile atom çekirdeği arasındaki manyetik etkileşimlerden yararlanılarak böyle bir saatin nasıl çalışabileceğini ortaya koymasından sonradır. Sonucunda ilk atom saati 1949 yılında Harold Lyons tarafından ABD Ulusal Standartlar Bürosu’nda geliştirilecekti.
1967 – Saniye Son Halini Alıyor
Atom saatleri saniyeyi daha hassas biçimde tanımlamaya izin verdiyse de, bilim insanlarının bir standart üzerinde anlaşması neredeyse yirmi yıl sürdü. Luis Essen ve Jack Parry’nin 1955 yılında Birleşik Krallık Ulusal Fizik Laboratuvarı’nda geliştirdikleri atom saati yaklaşık 30 yılda bir saniye sapıyordu. 1960’lara gelindiğindeyse bu süre 300.000 yıla kadar çıkmıştı.
Uluslararası Ağırlık ve Ölçüm Komitesi yıllarca süren tartışmaların ardından 1967 yılında saniyenin yeni tanımı üzerinde anlaştı. Sonunda, bir saniye, sezyum atomunun elektronları atladığında serbest bıraktığı kesin enerji frekansıyla eşleşti. Bu karar gökbilim ile zaman arasındaki tarihsel bağda kesin bir kırılma anlamına geliyordu.
2013 – Nükleer Saatler
Ekkehard Peik ve Christian Tamm 2003’te atom saatlerinden daha hassas nükleer saatlerin geliştirilebileceğini öne sürdüler. Çalışma ilkesi atom saatlerine benzeyen bu saatlerin atom saatlerinden temel farkı, zamanı ölçmek için atomik enerji seviyelerinden değil nükleer enerji seviyelerinden yararlanılmasıdır.
Yirmi yıldan uzun bir süredir üzerine çalışmalar yapılan nükleer saatlerin yakın gelecekte gerçeğe dönüştürüleceği tahmin ediliyor. Hatta ilk nükleer saatlerin günümüzdeki atom saatlerinden daha hassas olacağı düşünülüyor. Ancak uzun vadede atom saatlerinin mi, yoksa nükleer saatlerin mi daha hassas ölçümler yapabileceği ise belirsiz. Sonuçta insanlığın zamanı doğru tanımlama arzusu hiç bitmeyecek bir yolculuk gibi gözüküyor…
Kaynaklar ve ileri okumalar:
- A brief, 20,000-year history of timekeeping; yayınlanma tarihi: 13 kasım 2017; Bağlantı: https://www.popsci.com/
- A love letter to timekeeping: How clocks have shaped our world. Yayınlanma tarihi: 17 Kasım 2023. Bağlantı: A love letter to timekeeping: How clocks have shaped our world
Matematiksel
