Автор фото, Cuneiform Digital Library Initiative
Загадочное решение, принятое 5000 лет назад, определило то, как мы до сих пор измеряем время. Как это вышло?
В октябре 1793 года вновь Французская Республика начала неудачный эксперимент.
Правительство решило сменить время. Революционеры приняли, что день теперь будет разделен на 10 часов, а не на 24. Каждый час будет 100 минут, которые в свою очередь будут состоять из 100 секунд.
Система времени была частью более широкого революционного календаря, целью которого было рационализировать (и дехристианизировать) структуру лет, в том числе создать 10-дневную неделю.
Вскоре началась работа по переводу существующих часов в десятичную систему. В городских ратушах установили новые часы, а все официальные события записывали с помощью нового календаря.
«Это быстро стало вызывать множество проблем», — говорит Финн Берридж, научный коммуникатор в Королевских музеях Гринвича в Лондоне, где расположена Королевская обсерватория — место, в котором установили среднее время по Гринвичу (GMT).
Переработка часов оказалась очень сложной. Система изолировала Францию от соседних стран, а сельское население ненавидело, что день отдыха выпадал только на каждый десятый день. В конце концов, десятичное время во Франции просуществовало чуть больше года.
Чтобы понять, как мы стали считать, до сих пор считаем, 24 часа в сутки, 60 минут в часе и 60 секунд в минуте, нам нужно вернуться мыслями к эпохе еще до появления измерения времени.
Ведь именно эта, одна из древнейших систем счисления направила нас на этот путь – и объясняет, почему эта неудобная система пережила создавшие ее цивилизации.
Число 60
У истоков этого стоят шумеры, древний народ, живший в Месопотамии (примерно современный Ирак) с 5300 по 1940 год до нашей эры и являвшийся одной из первых цивилизаций, которая построила города.
Наряду со многими другими изобретениями, такими как ирригация и плуг, им приписывают создание первой известной системы письменности. Она также включала систему счисления, основанную на идее числа 60.
Поднимите руку перед собой, согните палец, и вы увидите, что у него три сустава. Посчитайте все суставы на пальцах одной руки (без большого пальца), и вы получите 12.
Затем сосчитайте их поочередно каждым из пяти пальцев другой руки, получается 5х12=60.
Это одна из гипотез о том, на чем шумеры базировали свою новую математическую систему, то есть на 60, а не на 10. И это решение до сих пор имеет значение для того, как мы измеряем время сегодня.
Автор фото, The Fitzwilliam Museum, University of Cambridge
Развитие письменной системы чисел было обусловлено необходимостью вести записи для все более и более сложного сельского хозяйства, которое поддерживало их города, говорит Мартин древнего Ближнего Востока) из Университета Нью-Брансвика в Канаде.
Они начали использовать маленькие глиняные таблички, часто размером со смартфон или меньше, для отслеживания чисел, отчеканивают детали на мягкой глине. Вскоре появились и другие обозначения, которые превратились в знаменитый клинописный текст шумеров.
Лишь в середине XIX века эти глиняные таблички обнаружили и стали расшифровываться. Они показывают, что шумеры использовали целый ряд систем счисления, говорит Монро, но самой известной для математики, а в конце концов и для астрономии и времени, стала так называемая шестидесятичная система.
Шумеры использовали число 60 так же как мы сейчас используем 10.
Когда мы достигаем девяти, мы перемещаемся на один знак слева, пишем единицу и добавляем ноль вправо, говорит Эрика Месарош, которая недавно получила доктор Университет Брауна в США.
«Так же с шестидесятичной системой счисления: они доходят до 59 и вместо числа больше 59 они просто используют единицу, но на один знак выше».
Несмотря на соблазнительную теорию пальцевого подсчета, изложенную выше, непонятно, почему шумеры остановились на 60-й системе счисления.
«Нет особо доказательств происхождения самого числа 60», — говорит Монро. Некоторые ученые предполагают, что шестидесятичная система могла возникнуть еще до шумеров.
Однако простота ее использования очевидна. Шестьдесят можно разделить на 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20, 30 и 60 без использования дробей или десятичных знаков.
Сравните с числом 10, которое можно разделить только на 1, 2, 5 и 10, и преимущества числа 60 начинают становиться очевидными.
«Если вы разрабатываете числа для очень практических целей, таких как бухгалтерский учет, налоги или измерение участков поля для наследия своих сыновей, простой способ выполнения этих математических операций может быть очень полезен», — говорит Месарош.
Происхождение времени
У нас нет четких доказательств того, что шумеры измеряли время. Первое задокументированное использование солнечных и водяных часов принадлежит Вавилону — древней месопотамской цивилизации, которая возникла после шумеров примерно в 1000 году до нашей эры. Однако ученые предполагают, что во времени ориентировались и раньше цивилизации.
Первой известной цивилизацией, которая начала делить сутки на часы, были древние египтяне, говорит Рита Гаучи, археолог и астроном из Базельского университета в Швейцарии. Об этом есть упоминания в религиозных текстах примерно в 2500 году до нашей эры.
Первые известные объекты, связанные с часами, изначально касались севера. Это были диагональные звездные часы, найденные на внутренней крышке саркофагов состоятельных египтян примерно с 2100 по 1800 год до нашей эры, говорит Гаучи.
Автор фото, The Board of Trustees of the Science Museum, London
Неизвестно, почему именно египтяне выбрали разделение на 12 часов, что в конечном итоге привело к 24 часам в полной сутки. Египтяне имели зодиакальный цикл из 12 созвездий, но, вероятно, это было введено уже после появления 12-часовой системы.
Вновь одним из объяснений может быть вычисление до 12 с помощью суставов и пальцев одной руки. Некоторые исследователи считают, что это могло быть связано с тем, как их выбор 10-дневной недели пересекался с появлением на небе звезд.
Самые древние известные инструменты для измерения времени, солнечные и водяные часы появились в Египте около 1500 года до нашей эры.
Некоторые из них использовали во время ежедневной работы, но большинство, «вероятно, было больше связано с религиозной сферой и ритуалами», чем с отсчетом времени, говорит Гаучи.
«Лично я думаю, что многие из них были дарами богам, — говорит она. — У нас немного информации о научном исчислении времени из той эпохи».
Сначала в текстах о быте наименьшей единицей времени, как правило, была рабочая смена, говорит Гаучи – обычно это утро или день. Но к римскому периоду Древнего Египта (с 30 г. До н. Э.) часы стали стандартом, также стали появляться полчаса, говорит она.
Появление минут
Между тем вавилоняне также развивали использование часов. В конце концов они первыми разбили час на гораздо меньшие единицы – хотя и не для целей отсчета времени.
Вавилоняне, чья цивилизация процветала с 2000 г. До н. По 540 г. До н. Э., позаимствовали у шумеров как клинопись, так и шестидесятичную систему счисления.
Приблизительно к 1000 г. До н. Э., говорит Месарош, они разработали календарь, основанный на том, сколько времени нужно солнцу, чтобы вернуться в то же положение на небе – чуть больше 360 дней.
Это было удобное число для цивилизации, которая уже использовала систему цифры, основанную на 60. «Ого, разве это не замечательно в шестидесятичной системе?» – говорит Месарош.
«На самом деле это привело к участку 12 месяцев по 30 дней каждый», что также согласовывалось с лунным циклом, говорит исследовательница.
Вавилоняне разработали практическую систему времени для ежедневного использования, которая делила и день, и ночь на 12, как это делали египтяне. Продолжительность этих «сезонных часов» изменялась в зависимости от продолжительности дня и ночи.
«Мы разбивали день на 12, потому что мы разбиваем ночное небо на 12 месяцев и 12 знаков зодиака», – говорит Месарош.
Автор фото, Getty Images
Многие другие древние цивилизации использовали сезонные часы, которые продержались до XV века в Европе и XIX века в Японии.
Однако это сезонное время никогда не делилось на меньшие единицы для практического использования, отмечает Монро.
«На самом деле этого не было вплоть до раннего Нового времени… Этого не было в Месопотамии и других древних культурах, потому что в этом на самом деле не было нужды».
Вавилоняне также разработали другую систему времени для вычисления и измерения астрономических событий, которая была не для ежедневного использования.
В ней сутки делились на 12 «беру», которые мы можем считать двумя часами в современной системе. Вавилон был не единственной древней культурой, которая их использовала: они тоже появились, например, в древнем Китае и Японии.
Когда появилась необходимость большей точности в расчетах, вавилоняне начали разбивать эти двойные часы беру на 30 старинных минут, известных как «уш», каждая из которых равнялась четырем нашим современным минутам.
Далее их делили на 60 меньших единиц, которые назывались нинда, каждая из которых равнялась примерно четырем современным секундам.
Так происходило вероятно потому, что мы разбиваем вещи на группы по 60 единиц в шестидесятичной системе, говорит Месарош.
Однако вавилоняне «не думали об этом как о разделе времени», отмечает Монро. «Это было разделение чисел для измерения расстояния на небе или скорости планет».
Трудно сказать, кто на кого опирался среди всех этих давних разработок времени, говорит Гаучи.
«Приблизительно с 330 года до нашей эры Египет с новым центром науки в Александрии стал плавильным котлом, где объединились люди, а вместе с ними и их идеи из всех регионов, — говорит она. — Именно это мы стали называть эллинистическим миром».
Тем не менее, очевидно, что древние греки подражали вавилонской астрономической системе времени, говорит Месарош.
«Они сохранили то же самое разделение, потому что это позволяло им просто добавлять новые наблюдения к уже имеющимся… Эта система работала достаточно хорошо для вавилонян, и пришедшие после них люди следовали ее полностью, позаимствовав также астрономические данные и традиции».
Хронология точного времени
XII век : первые механические часы с точностью до часа.
XVI век : даже самые точные маятниковые часы отклонялись на 10–15 минут в день.
XVIII век : изобретение часов H4, которые не теряли минут в течение недель. «Так стали использовать минуты и секунды в обычном обиходе», — говорит Берридж.
1920-е годы : появление кварцевых часов значительно улучшило точность, терялись всего секунду за три года.
1950-е годы : атомные часы, которые используют атомы как хронометры и настолько точны, что «не потеряют ни секунды времени за миллиарды лет», — говорит Берридж.
Счет секунд
Хотя у греков были песчаные часы дома, «чтобы убедиться, что люди имеют одинаковое количество времени для разговора», вавилонская система времени, которую они унаследовали, использовалась астрологами только для концепту. Говорит Гаучи.
Но понятия часов, минут и секунд, возникших у эллинов, сохранились до наших дней. Впрочем, всего несколько сотен лет назад приборы для измерения времени стали достаточно точными, чтобы минуты и секунды можно было использовать каждый день.
Секунду сейчас используют в бесчисленных научных определениях, и как только мы стали считать единицы времени меньше секунды, ученые перешли к метрической системе, разбив ее на милли- и микросекунды (тысячная и миллионная доля секунды соответственно).
В XX веке атомные часы позволили ученым точнее переосмыслить секунду, перейдя от определения ее по оборотам Солнца к точному значению, основанному на поглощении и излучении микроволнового излучения атомами цезия-133.
Сегодня наша глобальная сеть атомных часов отслеживает время практически каждых современных часов и стоит за всем, от интернета до GPS и сверхточной МРТ-визуализации.
Однако, глядя на историю измерения времени, можно сказать, что на самом деле это человеческая конструкция, определившая человеческое решение.
Часы, минуты и секунды появились у нас благодаря выбору, стечению обстоятельств и случайностей. Но они остались с нами как полезное наследие на протяжении веков, пережиток древних времен, настолько глубоко укоренившийся, что изменение системы сейчас было бы просто немыслимым.
Даже при попытке Франции в XVIII веке ввести десятичное время, на практике новая система почти не использовалась. Хотя схожие усилия Республики по десятичному разделению расстояний и валюты приняли и используются до сих пор.
Десяточное время просуществовало всего 17 месяцев, хотя календарь в определенной степени использовали около десяти лет. «Его попытались внедрить, но это было неудачно, он не прижился», – говорит Берридж.
Речь 1795 Клода-Антуана Приера, члена Французского национального конвента, возможно, и стала тем самым решающим ударом, который положил конец десятичному времени.
Он заявил, что эта система никому не давала заметных преимуществ, а также бросала тень на другие новые метрические системы измерения, которые, в отличие от нее, были полезны.
