Mūsų mokslo ir technologijų
evoliuciją istorijos bėgyje labai
įtakojo žmonijos pastangos nustatyti
laiką. Būtinybė matuoti paros dalis
paskatino senovės egiptiečius, graikus ir
romėnus sukurti saulės ir vandens laikrodžius bei kitus ankstyvuosius
chronometrinius prietaisus. Vakarų europiečiai perėmė šias technologijas,
tačiau apie XIII amžių poreikis
tiksliai matuoti laiką paskatino
viduramžių amatininkus išrasti mechaninį
laikrodį. Šis naujasis prietaisas tenkino
vienuolynų ir miestų bendruomenių
poreikius, tačiau nebuvo pakankamai tikslus ir pakankamai patikimas
mokslo reikalams, kol jo veikimo nepradėjo reguliuoti švytuoklė. Po to
sukurti preciziški laikrodžiai turėjo
lemiamos reikšmės sprendžiant tuo metu
itin svarbią laivo padėties jūroje
nustatymo problemą ir lėmė pramonės
revoliuciją bei visos Vakarų civilizacijos
pažangą.
1 pav. Tūkstantmečių bėgyje laiką matuojantys prietaisai darėsi vis sudėtingesni ir vis tikslesni. Čia parodytas I ar II a.pr. Kr. romėnų pusiau sferiškas saulės laikrodis.
Šiandien labai tikslūs laiko matavimo prietaisai tiksi daugelyje
elektroninių sistemų. Pavyzdžiui,
beveik visi kompiuteriai turi jų darbą
reguliuojantį kvarco kristalo laikrodį.
Be to, Globaliosios pozicionavimo sistemos (GPS) palydovų
spinduliuojami tikslaus laiko signalai ne tik leidžia
kalibruoti precizišką navigacijos
įrangą. Panašias funkcijas jie atlieka ir
korinio ryšio telefonuose, kompiuterinės akcijų biržos sistemose ir elektros
perdavimo tinkluose. Šios tiksliu laiku paremtos technologijos pasidarė
tokia svarbia sudėtine mūsų kasdieninio
gyvenimo dalimi, kad savo priklausomybę nuo jų pastebime tiktai tada,
kai jos sugenda.
Datos skaičiavimas
Archeologiniai duomenys rodo, kad babiloniečiai ir egiptiečiai
pradėjo matuoti laiką mažiausiai prieš
5000 metų - kai pradėjo naudoti
kalendorius, leidusius organizuoti ir koordinuoti bendruomenių gyvenimą,
planuoti įvairių prekių pristatymą
ir, ypač, reguliuoti sėjos ir derliaus
nuėmimo darbus. Jų kalendoriai
rėmėsi trimis gamtos ciklais: saulės
diena, mėnulio mėnesiu ir saulės metais.
2 pav. Laiko matavimui ilgą laiką buvo naudotos tekančios medžiagos. Kairėje parodytas vandens laikrodis, o dešinėje XVIII a. Prancūzijoje pagamintas smėlio laikrodis. Pastarasis valandą padalina į 10 min trukmės intervalus.
Iki dirbtinio apšvietimo išradimo mėnulio socialinė reikšmė buvo
gerokai didesnė. Žmonėms, kurie
gyveno arčiau pusiaujo, jo periodiškas
didėjimas ir sumažėjimas buvo kur
kas mįslingesni už metų laikų kaitą.
Todėl ir mažose platumose sukurtieji kalendoriai buvo labiau įtakojami
ne saulės metų, o mėnulio ciklų. Bet
šiauresniuose kraštuose, kur buvo svarbus sezoninis žemės ūkis, saulės metai
buvo patys svarbiausi. Taigi, Romos imperijai plečiantis į šiaurę, jos
kalendorius ėmė vis labiau remtis
saulės metais. Šiandienio Grigaliaus
kalendoriaus pirmtakai - Babilono, Egipto, žydų ir romėnų kalendoriai.
Egiptiečių kalendorių sudarė
12 mėnesių po 30 dienų kiekviename
ir penkios papildomos dienos, pridėtos, siekiant susilyginti su saulės
metų trukme. Kiekvienas 10 dienų
periodas buvo pažymimas tam tikros
žvaigždžių grupės (žvaigždyno), vadinamos
"dekanu" pasirodymo. Prieš pat
saulėtekį, pasirodant Sirijaus žvaigždei, o
tai įvykdavo prasidedant visų
svarbiausiam įvykiui - metiniam Nilo potvyniui - padangėje buvo galima
iškart matyti 12 dekanų. Egiptiečiai tiems
12 dekanų teikė tokią didelę prasmę,
kad netgi sukūrė sistemą, kurioje
kiekvienas tamsusis (o vėliau ir šviesusis)
paros tarpas buvo dalijami į tuziną
vienodų dalių. Šias dalis imta vadinti
laikinomis valandomis, nes jų trukmė keitėsi, keičiantis metų laikams ir
dienos bei nakties ilgumui. Vasaros valandos buvo ilgos, žiemos -
trumpos; tiktai pavasario ir rudens lygiadieniais šviesiosios ir tamsiosios valandos
susilygindavo. Laikinąsias valandas vėliau
perėmė graikai ir romėnai (pastarieji išplatino jas
visoje Europoje). Jos buvo naudojamos daugiau kaip 2500 metų.
3 pav. Ankstyvas mechaninis laikrodis, kurį tarp 1327 ir 1336 m. pagamino anglų matematikas ir vienuolyno abatas Richardas of Walingfordas.
Išradėjai sukūrė saulės laikrodžius, kuriais
nustatydovo laikinąją valandą dienos metu pagal
saulės sukuriamo šešėlio kryptį arba ilgį.
Saulės laikrodžio atitikmuo, vandens laikrodis,
leisdavo laikinąsias valandas matuoti ir naktį. Vienas
pirmųjų vandens
laikrodžių buvo dubuo, iš kurio
per nedidelę skylutę netoli dugno lašėjo
vanduo. Krintantis vandens lygis nustatydavo
praėjusias valandas pagal vidiniame paviršiuje įrėžtas
linijas. Nors abu šie prietaisai viduramžiais dar sugebėdavo
tenkinti kasdienius žmonių poreikius,
Šiaurės Europoje, kur dažnai debesuota,
o temperatūra neretai nukrinta žemiau vandens užšalimo taško, jais
nebuvo labai patogu naudotis.
Laiko pulsas
Seniausias iš žinomų
mechaninių, svoriu varomų laikrodžių
buvo pastatytas 1283 m. Dunstable bažnyčioje, Anglijoje. Tai, jog išrandant
ir tobulinant laiko matavimo techniką lemiamas vaidmuo teko katalikų
bažnyčiai, neturėtų labai stebinti:
vienuolynuose buvo griežtai laikomasi nustatyto pamaldų grafiko, todėl čia
reikėjo tikslių laiko matavimo prietaisų.
Be to, Bažnyčia ne tik kontroliavo
švietimo sistemą, bet ir turėjo
pakankamai pajamų samdyti pačius
nagingiausius meistrus. Geresnių laiko
matavimo prietaisų poreikį skatino ir
Europos miestų gyventojų gausėjimas XIII
amžiaus antroje pusėje. Apie 1300 metus amatininkai gamino Prancūzijos
ir Italijos bažnyčioms ir katedroms
daug laikrodžių. Kadangi pirmuosiuose laikrodžiuose laikas buvo
skelbiamas varpu (taip pranešant aplinkiniams apie jų laukiančias pareigas),
naujojo prietaiso pavadinimui pasirinktas lotyniškas žodis "varpas"
(clocca).
4 pav. Spyruokle varomas mechaninis laikrodis, kurį 1657 m. pagamino olandų laikrodininkas Salomonas Costeris, artimai bendradarbiavęs su Christianu Hyugensu, mokslininku, kuris pirmas laikrodyje pritaikė švytuoklę.
Svarbiausia naujojo prietaiso naujovė buvo ne besileidžiantis
svoris, sukdavęs krumpliaračius, ir ne
patys krumpliaračiai (kurie buvo žinomi jau mažiausiai 1300 metų),
perdavę svorio sukuriamą judesį.
Svarbiausia buvo detalė, vadinama ankeriniu reguliatoriumi. Ji reguliavo
krumpliaračio sukimąsi ir laikrodžio
greitį. Laikrodžio ankerinio
reguliatoriaus išradėjas nežinomas.
Vienodos valandos
Mechaninį laikrodį buvo
galima pritaikyti laikinųjų valandų
matavimui, tačiau jis geriau tiko vienodos trukmės valandoms. Kadangi
nebuvo aišku, kada reikia pradėti
skaičiuoti tokias vienodas valandas, XIV a.
pradžioje egzistavo daugybė skirtingų
sistemų. Tos, kuriose para buvo dalijama į 24 lygias dalis, skyrėsi
valandų skaičiavimo pradžia: Italijoje
skaičiavimas prasidėdavo nusileidus
saulei, Babilone - saulei tekant, astronominės valandos buvo pradedamos
skaičiuoti vidurdienį, o "didžiųjų
laikrodžių" valandos (iki šiol
naudojamos kai kuriuose dideliuose
viešuosiuose Vokietijos laikrodžiuose) -
vidurnaktį. Galiausiai šias ir kelias kitas
sistemas nukonkuravo "mažųjų
laikrodžių" arba prancūziškosios
valandos, dalijusios parą į dvi dalis po 12
valandų, prasidedančias vidurnaktį.
5 pav. Grinvičo Karališkoji observatorija Anglijoje ilgą laiką diktavo madas tokiose srityse, kaip tikslus laiko matavimas ir navigacija jūrose.
Maždaug 1580 m. jau buvo reikalaujama, kad laikrodininkų
prietaisai rodytų minutes ir sekundes,
tačiau to meto mechanizmai dar nebuvo pakankamai tikslūs, todėl šie laiko
intervalai įvesti į ciferblatus tik 1660
m., kai buvo išrastas laikrodis su švytuokle. Minutės ir sekundės yra kilusios
iš šešiasdešimtinių laipsnio dalių,
naudotų jau babiloniečių astronomų.
Žodis "minutė" kilęs iš lotynų
prima minuta, pirmoji maža padala;
"sekundė" - iš secunda
minuta, antroji maža padala. Paros dalijimas į 24 valandas,
o valandų ir minučių į 60 mažesnių
dalių taip įsišaknijo Vakarų
civilizacijoje, kad visi mėginimai tą sistemą
pakeisti buvo nesėkmingi. Žinomiausias toks mėginimas buvo
revoliucinėje Prancūzijoje, dešimtajame
aštuoniolikto amžiaus dešimtmetyje, kai
vyriausybė pabandė įvesti
dešimtainę sistemą. Būtent tada prancūzai
sėkmingai įdiegė metrus, litrus ir kitus
dešimtainius vienetus, tačiau bandymas dalinti parą į 10 valandų, turinčių
po 100 minučių, padalintų į 100
sekundžių, nepasitvirtino ir gyvavo vos
16 mėnesių.
Nešiojamieji laikrodžiai
Keletą šimtmečių po
mechaninio laikrodžio išradimo miesto
bažnyčios bokšte periodiškai suskambantis
varpas dar buvo vienintelis požymis, pagal kurį daugelis žmonių
nustatydavo laiką. Tačiau XV a. buvo
pagaminama vis daugiau buičiai skirtų
laikrodžių. Tie, kurie galėjo turėti šį
prabangos daiktą, norėjo, kad laikrodį
būtų galima pernešti iš vienos vietos į
kitą. Išradėjai pakeitė svorį susukta
spyruokle ir pasiekė tokio portatyvumo. Spyruoklės įtempimo jėga didėja ją
susukant ir nežinomas genijus tarp 1400 ir 1450 m. išrado detalę, vadinamą
sukliu. Ši kūgio formos detalė buvo
styga, sujungta su būgnu, kuriame buvo spyruoklė. Stygai vyniojantis nuo
būgno ant suklio, mažėjantis suklio
skersmuo kompensuodavo didėjančią
spyruoklės įtempimo jėgą. Taigi,
suklys suvienodindavo jėgą, kuria
spyruoklė skirtingais laiko tarpais veikdavo
laikrodžio krumpliaračius.
6 pav. Garsusis Johno Harrisono jūrinis laikrodis (1736 m.), kuriuo galima tiksliai išmatuoti jūroje geografinę ilgumą.
Suklio svarbos negalima pervertinti: jis leido sukurti portatyvius, o
vėliau ir kišeninius laikrodžius.
Daugelyje kokybiškų, spyruoklėmis
varomų laikrodžių šis komponentas buvo
netgi ir po Antrojo pasaulinio karo.
Švytuoklės įsisiūbuoja
XVI a. danų astronomas Tycho Brahe ir jo amžininkai bandė
laikrodžius naudoti ir mokslo tyrimuose, bet net patys tobuliausi tam dar buvo
pernelyg nepatikimi. Geresnio laiko matavimo prietaiso ypač reikėjo
astronomams, kurie stebėjo žvaigždžių
judėjimą ir sudarinėjo tikslesnius
žvaigždėlapius. Laikrodžių tikslumas ir
patikimumas labai padidėjo pradėjus naudoti švytuoklę. Su
švytuoklėmis eksperimentavo italų fizikas ir
astronomas Galileo Galilėjus ir nemažai
kitų, tačiau pirmąjį laikrodį su
švytuokle per 1656 m. Kalėdas viešai
pademonstravo jaunas olandų astronomas ir matematikas Christianas
Hyugensas. Hyugensas suprato, kokia didelė jo išradimo komercinė ir
mokslinė reikšmė, ir jau po šešių mėnesių
buvo pardavęs švytuoklinių laikrodžių
gamybos licenziją vienam Hagos meistrui. Švytuokliniai laikrodžiai buvo
apie 100 kartų tikslesni nei jų
pirmtakai; pastarieji per parą paskubėdavo
arba atsilikdavo apie 15 minučių, o
švytuokliniai laikrodžiai šią paklaidą
sumažino iki vienos minutės per savaitę.
7 pav. Lentyninis laikrodis, kuriuos XIX a. pradėjo gaminti Konektikuto valstijos laikrodininkai. Šie laikrodžiai buvo gaminami didelėmis serijomis, todėl juos jau galėjo įsigyti ir vidutines pajamas gaunantys žmonės.
Švytuoklių pasirodymas ne tik
padidino laikrodžių poreikį, bet ir
paskatino jų virtimą interjero detale.
Atsirado nacionaliniai tokių laikrodžių
stiliai: anglų meistrai dėžę taikydavo
prie laikrodžio judančiųjų dalių,
prancūzai daugiau dėmesio skyrė pačios
dėžės formai ir papuošimui. Pats
Hyugensas į madą dėmesio nekoncentravo,
visą savo laiką skyrė laikrodžiui
tobulinti, kad būtų galima jį naudoti
astronomijoje bei jūroje ilgumai nustatyti.
Naujoviški laikrodžių mechanizmai
1675 m. Hyugensas pasiūlė
kitą svarbų patobulinimą - spiralės
formos spyruoklinę švytuoklę. Ji turėjo
tiksliai subalansuotą diską, kuris
sukosi tai į vieną, tai į kitą pusę ir kartojo
šį ciklą daug kartų. Spyruoklinė
švytuoklė labai pagerino laikrodžių
tikslumą. Beveik akimirksniu tokiems laikrodžiams, kurių jau nebereikėjo
nešioti ant kaklo ir kurie tilpo kišenėje,
atsirado didelė paklausa.
Maždaug tuo pat metu Hyugensas išgirdo apie svarbų anglų
išradimą. Garsus laikrodininkas Thomas Tomionas patobulino ankerinį
reguliatorių ir jam nebereikėjo
atšokimo. Ši tobulesnė konstrukcija 150
metų buvo naudojama daugumoje preciziškų laiko matavimo įrengimų.
Ilgumos problemos sprendimas
1675 m. Grinviče, Anglijoje, buvo įsteigta Karališkoji
observatorija, o viena jos užduočių buvo vietovių
ilgumos nustatymas. Pirmasis observatorijos vadovas Johnas
Flamsteedas naudojo laikrodžius su ankeriniais
reguliatoriais matuodamas tikslų laiko, kuomet žvaigždės kirsdavo
dangaus meridianą, momentą. Taip jis
galėjo tiksliau nustatyti žvaigždžių
padėtį, nei iki tol buvo įmanoma
padaryti naudojantis vien sekstantais.
Jūrininkai galėjo nustatyti
vietos vandenyne platumą matuodami saulės arba Šiaurės žvaigždės aukštį
virš horizonto, bet ilgumai danguje rasti tokio trivialaus sprendimo
nebuvo. Navigacijos klaidos brangiai kainuodavo jūrinėms valstybėms:
kelionės užsitęsdavo, žūdavo žmonės, laivai
ir jų kroviniai. Britų vyriausybė
ėmėsi veiksmų 1707 m., kai laivyno
admirolas ir apie 1600 karališkojo laivyno jūreivių žuvo prie Scilio salų,
nuskendus keturiems laivams. Specialiu Parlamento įsaku 1714 m. Britanija
pasiūlė stambias pinigų sumas tiems,
kurie ras praktinius ilgumos jūroje nustatymo problemos sprendimus.
Didžiausia premija, 20 000 svarų sterlingų (apie 18 mln. dolerių
šiandienos verte), turėjo atitekti tam, kas
sukurs instrumentą, kuriuo galima nustatyti laivo padėties ilgumą
pusės laipsnio arba 30 jūrmylių
tikslumu. Prietaisą numatyta išbandyti
kelionėje į Vest Indiją, kur ilgumą
galima tiksliai apskaičiuoti naudojant
patikrintus, žemynui tinkančius metodus.
8 pav. Tikslus laiko matavimas pradėtas 1889 m., kai vokietis Siegmundas Riefleris sukonstravo laikrodį, kuris veikė daliniame vakuume ir jo eigos netrikdė barometro slėgis.
Vaikantis milžiniško atlygio, pateikta daug gerai neapgalvotų
pasiūlymų. Todėl Ilgumos taryba,
perspektyvių idėjų svarstymui suburtas
komitetas, neturėjo preteksto
posėdžiams daugiau negu 20 metų. Vis dėlto
dvi koncepcijos, bent jau teorijos
požiūriu, atrodė gana perspektyvios.
Pirmoji, pavadinta "atstumo iki Mėnulio metodu", siūlė tiksliai stebėti
Mėnulio padėtį žvaigždžių atžvilgiu ir
jam pasiekus atraminį tašką, kuriame
galima nustatyti ilgumą, nustatyti
tikslų laiką. Kitos koncepcijos
įgyvendinimui buvo reikalingas labai tikslus
laikrodis. Kadangi Žemė apsisuka per 24 valandas, taigi, po
15 laipsnių per valandą, dviejų valandų
laiko skirtumas atitinka 30 laipsnių
besiskiriančias ilgumas. Atrodė, kad tiksliai
nustatyti laiką jūroje neįmanoma -
tam trukdys staigūs laivo judesiai, ekstremalūs temperatūros
pokyčiai ir įvairiose platumose
skirtinga Žemės traukos jėga - todėl garsusis
anglų fizikas Izaokas Niutonas ir jo pasekėjai
nusprendė, kad, nežiūrint
visų nepatogumų, labiausiai tinka
"atstumo iki Mėnulio metodas".
Pasirodo, Niutonas klydo. 1737 m. Taryba pagaliau
pirmąkart susirinko aptarti labai netikėto kandidato,
dailidės iš Jorkšyro Johno Harrisono
darbo. Griozdiškas Harrisono chronometras jau buvo sėkmingai
išbandytas plaukiant į Lisaboną ir atgal.
Tačiau jo autorius vis dar buvo nepatenkintas. Vietoje Vest Indijos
bandymo jis tarybos paprašė paramos
mašinos tobulinimui ir ją gavo. Po dvejų
metų darbo, nepatenkintas ir antruoju variantu, Harrisonas ėmėsi trečiojo
ir dirbo 19 metų. Kai atėjo laikas bandymams, jis suvokė, kad ketvirtasis
jūrinis chronometras, penkių colių
skersmens laikrodis, kurį jis kūrė
lygiagrečiai, yra geresnis. 1761 m. kelionėje
į Jamaiką Harrisono laikrodis veikė
pakankamai gerai, kad pelnytų savo išradėjui žadėtąją premiją, tačiau
taryba atsisakė ją skirti iki papildomų
bandymų. Antrasis jūrinis bandymas
1764 m. patvirtino sėkmę. Komisija nenoriai paskyrė 10 000 svarų. Tiktai
įsikišus pačiam karaliui Georgui III, jis
atgavo ir likusius pinigus. Harrisono pasiekimai paskatino tolesnius
patobulinimus. Apie 1790 m. jūrinis chronometras jau buvo toks tobulas, kad
jo konstrukcija po to niekada nebebuvo keista.
Masinė laikrodžių gamyba
XIX a. pradžioje laikrodžiai
jau buvo palyginti tikslūs, bet vis dar labai brangūs. Darbo ėmėsi du
biznieriai iš Konektikuto valstijos, kurie pirmieji suprato, kokia milžiniška
rinka laukia nebrangių laiko matavimo prietaisų. 1807 m. jie sudarė trijų metų
sutartį su Plimuto mieste įsikūrusiu
laikrodininku Eli Terry dėl 4000
didelių laikrodžių medinėse dėžėse
pagaminimo. Gavęs nemažą avansą, Terry
pirmuosius kontrakto metus ruošė masinei gamybai tinkančią įrangą.
Vėliau, perėjęs prie unifikuotų detalių, jis
sugebėjo baigti sutartą darbą laiku.
Dar po kelerių metų Terry sukonstravo mažesnį, lentynoje
statomą laikrodį ir pradėjo jį gaminti
naudodamas tas pačias serijinės
gamybos technologijas. Laikrodžio kaina, 15 dolerių, tiko ir vidutiniam
pirkėjui. Nuo šių pirmųjų bandymų
prasidėjo dabar plačiai žinoma
Konektikuto laikrodžių pramonė.
Laiko standartas
Prieš išplintant
geležinkeliams XIX a., JAV ir Europos miestai
vietinį laiką nusistatydavo pagal saulę.
Pavyzdžiui, kadangi saulė Bostone pateka trimis minutėmis anksčiau nei
Vorčesteryje, Bostono laikrodžiai
buvo pasukami trimis minutėmis į
priekį. Plečiantis geležinkelių tinklui
prireikė, kad visose stotyse išilgai
geležinkelio linijos laikrodžiai rodytų tą
patį laiką. Astronomijos
observatorijos pradėjo telegrafu paskirstyti tikslų
laiką geležinkelio kampanijoms. 1851
m. įsteigta pirmoji viešoji tikslaus
laiko tarnyba laidais perduodavo Kembridžo universiteto Massachusetso
valstijos observatorijoje įrengto
laikrodžio mušimą. Dar po metų Didžiojoje
Britanijoje vieningą visai šaliai laiką
pradėjo skelbti Karališkoji observatorija Grinviče.
JAV keturios laiko juostos buvo įvestos 1883 m. Kitais metais jau
daugelio šalių vyriausybės įsisąmonino
visą pasaulį aprėpiančio laiko
standarto pranašumus navigacijai ir prekybai. 1884 m. vykusioje tarptautinėje
konferencijoje Žemės rutulys buvo padalintas į 24 laiko juostas. Tos
sutarties signatarai sutarė pirmuoju
meridianu (nulio laipsnių ilguma, nuo kurios
yra matuojamos kitos ilgumos) laikyti Karališkosios observatorijos
meridianą, iš dalies dėl to, jog tuo metu du
trečdaliai pasaulio laivų navigacijai
jau naudojo Grinvičo laiką.
Laikrodžiai liaudžiai
Daug to laikotarpio laikrodininkų gerai suvokė, kad nešiojamų
laikrodžių paklausa, jei tik juos
pavyktų atpiginti, daug kartų viršytų
sieninių laikrodžių paklausą. Bet mažų
laikrodžių gamyba buvo gerokai
sudėtingesnė, nes jiems reikėjo kur kas
mažesnių ir preciziškesnių detalių. Be
to, Europos gamintojai baiminosi, kad pakeitus tradicinius gamybos
metodus naujais, gali sumažėti darbo vietų,
todėl neskubėjo ieškoti naujovių.
Iniciatyvos ėmėsi Amerikos laikrodžių gamintojai, kuriems
nelabai patiko europiečių vyravimas šioje
rinkoje. 1852 m. laikrodininkas iš Maino valstijos Aaronas Dennisonas
susikonstravo mažų laikrodžių
masinei gamybai reikalingą įrangą. Per
kitus metus jo darbininkai pagamino 100 tokių laikrodžių, o dar po metų -
jau 1000. Šitaip atsirado garsi American Waltham Watch
Company, kuri ypač pasipelnė Amerikos Pilietinio
karo metais, kuomet šiauriečių
kariuomenė pradėjo plačiai naudotis jų
laikrodžiais veiksmų sinchronizavimui.
Vėliau gamybos procesų tobulinimas ne tik padidino jos apimtį, bet ir
sumažino laikrodžių kainą. Prieš tai
laikrodžių gamyboje dominavę šveicarai
sunerimo ir pasiuntė į JAV savo specialistą ištirti padėties. Šis nustatė,
kad amerikiečiai jau lenkia šveicarus ne
tik gamybos našumu, bet ir jos savikaina. Net ir pigesnieji amerikietiškieji
laikrodžiai ėjo gana tiksliai, taigi
laikrodis galų gale tapo prieinamu platiems gyventojų sluoksniams.
XIX a. moterys nešiodavo apyrankėse įmontuotus laikrodžius,
todėl rankiniai laikrodžiai ilgai buvo tik
moteriški. Kišeninį laikrodį teko
modifikuoti per Pirmąjį pasaulinį karą, jį
pradėjo tvirtinti prie riešo, nes mūšio
lauke taip buvo paprasčiau į jį
pažiūrėti. Padedant aktyviai reklamai, po
karo jie tapo madingi. Trečiame
dešimtmetyje atsirado mechaniniai rankiniai laikrodžiai, kurie prisisuka patys.
Didelio tikslumo laikrodžiai
XIX a. pabaigoje Siegmundas Riefleris iš Miuncheno sukūrė
visiškai naują reguliatoriaus
konstrukciją - jo chronometrai buvo tokie
tikslūs, kad pagal juos buvo tikrinami kiti
laiko matavimo prietaisai. Rieflerio reguliatoriai buvo įtaisomi kameroje
su nedideliu vakuumu, leidusiu išvengti barometrinio slėgio kitimo įtakos.
Ir turėjo švytuokles, kurių neveikė
temperatūros svyravimai, todėl jų
paklaida buvo vos viena dešimtoji
sekundės dalis per parą ir šiuos prietaisus
buvo galima aptikti beveik kiekvienoje astronomijos observatorijoje.
Tolesnės pažangos buvo pasiekta po kelių dešimtmečių, kai anglas
geležinkelio inžinierius vardu
Williamas Shortas sukonstravo vadinamąjį
laisvosios švytuoklės laikrodį, dariusį
tik sekundės paklaidą per metus.
Shorto sistemoje buvo du švytuokliniai laikrodžiai, pirmasis - "ponas"
(master) - buvo įrengtas vakuuminėje
kameroje, o antrasis - "tarnas"
(slave) - rodė laiką. Kas 30 sekundžių
laikrodis-tarnas pasiųsdavo elektromagnetinį
impulsą laikrodžio-pono švytuoklei,
kurios neveikė jokie mechaniniai trikdžiai, ir sulaukdavo atgalinio
signalo, patikslinančio jo ėjimą.
Nors trečiajame dešimtmetyje observatorijoje Rieflerio
laikrodžius pradėjo keisti Shorto sistemos,
pastarųjų pranašumas tebuvo
trumpalaikis. Jau 1928 m. Bello laboratorijose dirbęs inžinierius Warrenas
Marrisonas aptiko itin patikimą ir vienalytį
dažnio šaltinį, kurio įtaka laiko
matavimui buvo ne mažesnė negu prieš
272 metus atrastosios švytuoklės. Kvarco kristalai, kurie pradžioje buvo
naudoti tik radijo siųstuvuose, elektros
srovės sužadinti virpa labai pastoviu
dažniu. Pirmasis kvarco laikrodis, kuris
Karališkojoje observatorijoje buvo
įrengtas 1939 metais, klydo vos po dvi
tūkstantąsias sekundės dalis per parą.
Iki Antrojo pasaulinio karo pabaigos šis tikslumas buvo gerokai pagerintas
ir tapo viena sekunde per 30 metų.
Tačiau ir kvarco kristalų
technologija neilgai tebuvo svarbiausiuoju dažnio matavimo standartu. 1948
m. Haroldas Lyonsas ir jo kolegos iš JAV Nacionalinio standartų biuro
pagamino pirmąjį atominį laikrodį,
paremtą kur kas tikslesniu ir stabilesniu
laiko matavimo šaltiniu - natūraliu
atomų rezonansiniu dažniu, periodiniu
jų svyravimu tarp dviejų energijos
būsenų. Vėliau JAV ir Anglijoje buvo
atlikti eksperimentai ir sukurti cezio atominiai laikrodžiai. Šiandien
visame pasaulyje cezio laikrodžiai diktuoja dažnio standartą, leidžiantį laiką
matuoti didesniu nei vienos nanosekundės per parą tikslumu.
Iki pat XX a. vidurio standartinis laikas buvo nustatomas
matuojant parą - žemės sukimosi apie savo
ašį periodą. Taip buvo daroma net ir
po to, kai XVIII a. pabaigoje pradėta
įtarinėti, jog kampinis mūsų planetos
sukimosi greitis nėra visiškai pastovus. Atsiradus cezio laikrodžiams,
galintiems išmatuoti Žemės sukimosi
netolygumą, vėl prireikė pokyčių.
1967 m. naujas sekundės apibrėžimas,
besiremiantis cezio atomų rezonansiniu dažniu, buvo paskelbtas nauju
laiko standartu.
9 pav. Pirminis JAV laiko standartas. Ši cezio čiurkšlės sistema NIST-F1 yra įrengta Boulderyje, Kolorado valstijoje ir yra vienas iš 200 laikrodžių, iš kurių parodymų vedamas vidurkis ieškant Koordinuoto universalaus laiko (UTC Universal Coordinated Time).
Tikslus laiko matavimas mokslui yra toks svarbus, jog ir iki šiol
vyksta preciziškesnių laikrodžių
paieškos. Naujos kartos atominiai
laikrodžiai, tokie kaip vandenilio mazeris,
cezio čiurkšlė, o ypač optiniai
laikrodžiai, turėtų garantuoti 100
femtosekundžių (10-13 s) paklaidą per parą.
Nors ateityje mūsų
sugebėjimai išmatuoti laiką, be abejonės,
dar tobulės, niekas nesugebės pakeisti vieno paprasto fakto:laikas yra
vienintelis dalykas, kurio mums visada trūko ir trūks.