آلات القياس : كيف تطورت آلات قياس الوقت عبر التاريخ؟

نسمع كثيرًا بعض الجمل مثل: الوقت كالسيف، أو الوقت من ذهب، أو اغتنم فراغك قبل شغلك! وغيرها، الكثير من الكلمات التي توحي بأهمية الوقت، فنحن في الوقت الحالي دائمًا ما نواجه مشاكل مع الوقت، وهي كيف أنظم وقتي؟، وكيف أستغله بالشكل الصحيح؟، ولكن تلك لم تكن مشكلة عصرنا فقط، فالحاجة إلى تنظيم الوقت ومعرفته كانت مشكلة الجميع في كل عصرٍ وزمان، وكانت الحاجة إلى التنظيم تقتضي الحاجة إلى تحديد الوقت أولًا أو معرفته، مما يجعلنا نتساءل عن كيفية معرفة الأقدمون للوقت، وما هي آلات القياس الزمنية القديمة؟ وكيف تطورت آلات القياس عبر التاريخ؟

كيف تطورت آلات القياس قديمًا وحديثًا؟

ماهي آلات القياس ؟

عملية القياس، هي عملية مقارنة الأعداد بالكميات الفيزيائية التي توصف الظواهر، وهي ضرورية في كل شيء في حياتنا تقريبًا، فالقياس يدخل في كافة المجالات من علوم، وهندسة، وإنشاء، وعلم القياس هو علم فيزيائي، وهو يعني استخدام آلات معينة لتحديد قيم معينة، مثل تحديد الوقت، أو الطول، أو الوزن، أو الحرارة، أو الضغط، أو التيار الكهربي، أو المقاومة، أو غيرها، وقد تم مسبقًا تحديد أو تقدير وحدات معينة لكل شيء يتم قياسه، فمثلًا: فإن وحدات قياس الوقت هي الثانية، والدقيقة، والساعة، وغيرها، وتلك الآلات التي تستخدم لتحديد القيم هي آلات القياس ، وعلى الرغم من هذا فإنها معرضة للخطأ أو سوء تقدير القيم، و آلات القياس تتراوح بين البسيط جدًا مثل المسطرة، والمعقد مثل أجهزة القياس الأخرى، مثل المجهر الألكتروني، أو أجهزة القياس الحديثة، ومن أهم آلات القياس مثلًا: “الأميتر”، وهو الجهاز الذي يقيس التيار، و”الفولتميتر” والذي يقيس فرق الجهد، و”الأوميتر” والذي يقيس المقاومة، وغيرها من آلات القياس التي لن نستطيع بالطبع أن نذكرها جميعًا هنا.

بين مصطلحي الوقت والزمن

الوقت أو الزمن مصطلحان مترابطان حسيان، فنحن لا نستطيع أن نعرف الزمن أو الوقت على الوجه الأمثل، إذ لا يتمثل الزمن في وجود مادي محسوس -بخلاف أوقات اليوم المختلفة-، ولكن إهماله يؤثر ماديًا على كل شيء، فهو يعتبر المتحكم في كل شيء في حياتنا تقريبًا، كما يمكن التعرف على الزمن عن طريق التخمين، أو القياس، وبغض النظر عن طريقة القياس، أو آلات القياس ، فالزمن أحد المقاييس المعروفة حول العالم، وأولى الأشياء التي يتعرف عليها الطفل في مراحل تعلمه الأولى، وهو الطريقة التي يتخذها الناس لترتيب الأمور، والأحداث، والأولويات. والزمن طبقًا للنظرية النسبية الخاصة لآينشتاين هو البعد الرابع للمكان، إذ تتمثل أبعاده الثلاث الأخرى في الاتجاهات، ووحدات قياس الزمن: هي الثانية، والدقيقة، الساعة، واليوم، والأسبوع، ولكن بالنسبة للشهر، والسنة، فإن حسابهما كوحدات قياس غير دقيق لأن أطوال الشهور والسنين غير ثابت دائمًا بعكس وحدات القياس الأخرى.

أهمية الوقت

الوقت من أكبر النعم التي رزقنا الله إياها في هذه الحياة، وعلى الرغم من هذا فإنها من أكثر تلك الأشياء المهدرة، والتي لا نستطيع أن نقدر قيمتها باستغلالها على الوجه الصحيح، فالوقت هو أساس الحياة، فحياتك التي تعيشها ما هي إلا عمرًا محددًا بوقتٍ معين، وعندما ينتهي هذا الوقت، تنتهي حياتك، ولا أعلم كيف نستطيع جميعًا أن ننسى هذا الأمر، ونستطرد في إضاعة الوقت براحةٍ تامة، ظانين أننا نعيش للأبد، يا لغباء الإنسان! وبعيدًا عن كون الوقت هو الذي يعطي الأهمية لما تفعله، تخيل أن مقياس عظيم كمقياس الوقت لا وجود له، فكيف ستكون الحياة؟ كيف سيتحقق نظام الكون؟ أو كيف سيسير كل شيء في الفراغ؟ الوقت وإن كان أمرًا يجعل كل شيء يبدو ضيقًا ولا مساحة كافية لفعل الكثير، ولكنه يجعل كل شيءٍ يبدو صحيحًا، فمثلًا بعض الأشخاص لا يستطيعون إنجاز الكثير دون تحديد وقتٍ معين لأدائه، الوقت يجعلك تشعر بأهمية الأمور، التي مع مرور الوقت عليها ترحل، فلا شيء يبقى، كما أنه يجعل المرء يشعر بالمسئولية أكثر اتجاه ما لديه، فأنت أيضًا ربما تحدد شخصية من هم أمامك عند التعامل معهم من خلال الوقت، فإن من يقدر الوقت سيكون شخصًا يعتمد عليه، والعكس صحيح، ربما عند تشبيه الوقت بالكنز فليس فيها من المبالغة شيء، فعندما تمتلك الوقت، فأنت تمتلك الكثير فعلًا، الكثير الذي يجعلك تقدر كل دقيقة من العمر حتى لا تضيع هباءً، رزقنا الله وإياكم بركة الوقت، ووفقنا جميعًا إلى ما يحبه ويرضى.

حركة الأرض وتعاقب الليل والنهار من آلات القياس

من آلات القياس الطبيعية، ومن أكبر علامات تغير الوقت، بل السبب الرئيسي في هذا الأمر، وهو تعاقب الليل، والنهار، هذا الأمر الذي يحدث يوميًا بانتظام دون أدنى خلل، فالشمس تشرق فيأتي النهار، وتغيب فيأتي الليل، وفي خلال اليوم فإن الفترات تتراوح من الظهر، والعصر، والمغرب، وغيرها، ويرجع سبب تعاقب الليل والنهار بانتظامٍ إلى حركة الأرض، فمن المعروف أن الأرض تدور حول نفسها يوميًا، كما أنها تدور حول الشمس سنويًا، ولكن عند دورانها حول نفسها فإن هذا الأمر ينتج عنه أن تشرق المنطقة من الأرض التي تواجه الشمس، وبالتالي أن يحل الظلام في المنطقة المقابلة، وهكذا حتى تشرق المنطقة المظلمة وتغرب المقابلة، وعندما تدور حول الشمس فإن هذا الأمر ينتج عنه تعاقب الفصول الأربعة، ومن خلال هذا الأمر فإن تغير الوقت ليلًا ونهارًا، وتغير فصول العام ينتج بشكلٍ رئيسي عن حركة الأرض، سواءً حول نفسها، أو حول الشمس، لذا فإن الكرة الأرضية، هي أول، وأكبر آلات القياس التي يمكن أن نتعرف عليها.

آلات القياس الزمنية

آلات قياس الوقت، هي الآلات التي حاول البشر عبر التاريخ معرفة أو قياس الوقت بها، ولإدراك الإنسان منذ القدم أهمية الوقت، وأهمية معرفته، كان لابد له أن يكتشف طريقة كي يعرف الوقت بها، حتى يستطيع تنظيم أموره، ومن ثم فإننا سنتحدث عن آلات القياس الزمنية، وتطورها عبر التاريخ.

تطور آلات القياس الزمنية عبر التاريخ

في البداية لم تكن هناك طريقة لمعرفة الزمن إلا عن طريق الملاحظة، فبغض النظر عن عدم امتلاك الإمكانيات، ولكن الملاحظة هي البداية لاكتشاف ومن ثم تطور الشيء، فلاحظ الإنسان الوقت عن طريق تعاقب الليل والنهار، ولاحظ خروج الشمس من المشرق، وغيابها من المغرب، كما لاحظ تغيرات واختلاف أشكال القمر التي تحدث في كل شهر، وأيضًا تغيرات الفصول الأربعة طوال العام، فعرف موسم هطول المطر، وأدرك مواسم العواصف، والرياح، والأمطار، ومواسم نمو المحاصيل، وغيرها، ومع تكرار تلك التغيرات في كل فترة زمنية معينة استطاع أن يختبر مفهوم الزمن، وأن يحدد الوقت عن طريق تلك الملاحظات.

الساعة الشمسية تحديد الوقت عن طريق الظل

لقد كانت الأجرام السماوية هي البذرة الأولى لتحديد الوقت –كما ذكرنا- ولذا فإن أول آلات القياس قد اعتمدت على الشمس، فكان الإنسان يستخدم الظل الذي ينتج من سقوط أشعة الشمس على الشيء، فقد لاحظ أن ظلال الأشياء تبلغ أقصى طول قد تصل إليه في الصباح والمساء، وعندما تكون الشمس في وسط السماء فإن الظلال تبلغ أقصر طول لها، وقد استخدموا لمعرفة هذا الأمر ظلال الأشجار، والجبال، والصخور، وكانت هذه الفكرة التي ترتكز عليها الساعة الشمسية، أو “المزولة” لأنها تقوم على زوال ظل القضيب في وقت الظهيرة، ولكن هذه الساعة تقيس الوقت بشكلٍ تقديري، كما أنه لا يمكن استعمالها عندما تكون السماء غائمة، لذا فهي لم تكن عملية في كل وقت، والتي تتكون من قضيب يتم غرسه في الأرض، وتتم معرفة الوقت عن طريق هذا القضيب، فيكون في أقصى طولٍ له في الصباح ويكون في الغرب، ويكون قصير في وقت الظهيرة، ويطول مرة أخرى تدريجيًا عند المغرب حتى تغيب الشمس، ويمكن تحديد الساعات بشكلٍ تقديري عن طريق تقسيم قرصٍ إلى 12 قسم، والذي يشير كل قسم إلى ساعة، ولكنه لم يكن دقيقًا على كل حال، كما أن تلك الساعة لا تصلح إلا لمعرفة الوقت في النهار. وكان الصينيون والمصريون من أقدم الشعوب التي استخدمت الساعة الشمسية في تقدير الوقت، فعند القدماء المصريين قد استخدمت المسلات في تحديد الوقت، وقد قسموا ساعات الظل إلى 10 أجزاء، وإلى 4 ساعات، أطلقوا عليها ساعات الشفق، ولكن الحاجة لمعرفة الوقت في الأيام الغائمة، وليلًا كانت تقتضي إلى اختراع شيء أكثر عملية من الساعة الشمسية.

الساعة المائية تحديد الوقت عن طريق الماء

لقصور الساعة الشمسية في تحديد الوقت في الليل، وفي الأيام الأخرى التي تغيب فيها الشمس، كانت الحاجة تقتضي اختراع ساعة تستطيع تحديد الوقت في كل الظروف، وكانت الساعة المائية هي البديل، وعلى الرغم من اختلاف أشكالها، وتراوح تكوينها من البسيط إلى المعقد، فإن الماء هو ما تقوم على أساسه تلك الساعة، ومن أقدم الساعات المائية كانت تأتي على هيئة وعاء مثقوب مدرج، يوضع على سطح الماء، ومع مرور الوقت فإن الماء يعبر إلى الوعاء عبر الثقوب تدريجيًا بمعدل ثابت، ويتم تحديد الوقت عن طريق التدريج على الوعاء، وقد كانت الساعات المائية ذات أهمية بالغة عند العرب، وقد استخدمها القدماء المصريون أيضًا، فقد تم العثور على أقدم الساعات المائية في قبر الفرعون “أمنتحب الأول”، وكانت أيضًا شائعة لدى اليونان، حيث اخترع “أفلاطون” ساعة منبهة تعتمد على الماء، وعلى الرغم من أن الساعات المائية من آلات القياس الأكثر دقة من الساعات الشمسية، إلا أنها لم تكن دقيقة كفاية، فرغم استطاعتها تحديد الوقت ليلًا، إلا أنها كانت تعاني من بعض المشاكل، مثل مشاكل الضغط، فإن ضغط الماء يعمل على اندفاع الماء بسرعة أكبر، وبالتالي عدم استقرار القراءات.

الساعة الرملية تحديد الوقت عن طريق الرمال

كانت الساعة الرملية من آلات القياس الزمنية، فعلى الرغم من عدم استعمالها في اليوم الحالي، ولكنها من أكثر الساعات شهرة، ربما سمعت عنها في الحكايات القديمة، أو الروايات الخيالية، فتلك الساعة بشكلها المعروف كانت تعتمد على الرمل الناعم الدقيق، الذي يوضع في أحد تجويفين بينهما ممر ضيق جدًا، بحيث يستغرق الرمل حوالي ساعة حتى ينساب كاملًا إلى التجويف الآخر، وقد كانت تلك الساعة قبل أن يتم استخدام الرمل بها، كانت تحتوي على الزئبق، ولكن تم استبداله لأنه وجد أن الرمل أكثر دقة حيث يكون انسيابه بمعدل ثابت، بغض النظر عن كميته، وهناك ساعات رملية تقيس أقل من الساعة، مثل نصف الساعة، واستخدام الساعة الرملية كساعة توقف من أكثر استخداماتها، حيت يتم تحديد المدة الزمنية المعينة التي تلزم لإنها أمرٍ ما.

“الساعة النارية والشمعية” تحديد الوقت عن طريق النار

قد اعتمدت تلك الساعة على فكرة احتراق بعض المواد في مدة زمنية معينة، فمثلًا عند وضع كمية من النفط في مصباح من الفخار، والذي يظل مضيئًا لوقتٍ معين، ومن ثم فإنه ينطفئ. بينما الساعة الشمعية استخدمت كواحدة من آلات القياس الزمنية، وقد كانت الساعة الشمعية المعروفة لدى “ألفريد العظيم” حيث كانت تحتوي على ستة شموع مصنوعة من 112 جرام من الشمع، وكانت كل واحدة من الشمع تبلغ حوالي 12 بوصة، وتوجد علامة على كل بوصة، تمثل 20 دقيقة، وكل شمعة تستغرق 4 ساعات حتى تحترق، وحتى لا ينطفئ اللهب يتم وضع الشمع في إطار من الخشب، وقد صنع الجرزي الساعة الشمعية الأكثر تطورًا عام 1206م.

“الساعة البخورية” تحديد الوقت عن طريق البخور

قد استخدمت تلك الساعة في اليابان والصين، وتكهن البعض باستعمالها في والهند، وكانت تستعمل في الاحتفالات البوذية، وكانت الساعة البخورية من آلات القياس الآمنة، حيث أنها كانت تحترق من دون لهب، لذا فكان استعمالها في الأماكن المغلقة آمنًا، وتوجد أنواع عديدة من الساعات البخورية، والتي أشهرها “عصا البخور”.

الساعات الميكانيكية

من آلات القياس الزمنية التي ظهرت في أوائل القرن العشرين، الساعات الميكانيكية، والتي تتكون من نوعين من الساعات، هي الساعة ذات الدواليب أو الدقاقة، والساعة ذات الرقاص أو البندولية، وكانت الساعة ذات الدواليب معروفة في النصف الأول من القرن الخامس عشر، وكانت تعتمد على الأوزان، بينما الساعة ذات الرقاص فهي كانت على درجة من الدقة أكثر من الساعة ذات الدواليب، حيث استطاعت أن تتوصل إلى تحديد الثواني، وقد ظهرت في القرن السادس عشر، وكانت تعود إلى “جاليلي” ومن ثم فقد تم تطوريها وسميت “شورت”.

الساعات الكوارتزية

من آلات القياس التي اتخذت من الساعة ذات الرقاص فكرة عملها، وكانت على قدرٍ كبير من الدقة، حيث استطاعت أن تفوق دقة الساعة البندولية بحوالي عشر مرات، كما أنها استطاعت أن تحدث ثورة في عالم صناعة الساعات، وهذه الساعة عبارة عن قطعة من الكوارتز، وتعطي اهتزازات تشبه الجرس، ومجموع تلك الاهتزازات تشكل الوقت الذي يتم عرضه.

الساعات الذرية

من أكثر آلات القياس الزمنية تطورًا الساعات الذرية، وتلك الساعة تتفوق على ساعة الكوارتز، وتعتمد على عنصر الكالسيوم المشع، الذي يعد أفضل العناصر التي استخدمت في هذه الساعة، رغم وجود غيره، حيث استخدمت أيضًا عناصر أخرى مثل: الهيدروجين، والروبيديوم، وهذه الساعة تستطيع أن تصل من الدقة إلى جزء من ألف مليون جزء من الثانية.

الساعة ذات العقارب

هي أكثر أنواع الساعات شهرة، وهي التي نستخدمها في الوقت الحالي، وهي التي تحتوي على عقارب، عقرب يحدد الساعة والذي يكمل دورة كاملة كل 12 ساعة، وعقرب الدقائق الذي يكمل دورة كاملة كل ساعة، وعقرب الثواني والذي يكمل دورته كل دقيقة، وتعتمد فكرة الساعة على التكرار المنتظم لحركة آلية.

الساعة الرقمية

أو الساعة ذات الخانات، حيث تحتوي على عدد معين من الخانات الذي قد تصل إلى 6 خانات، ولكنه  في الأغلب 4 خانات، وتنقسم إلى خانتين يمثلان عدد الدقائق من 00 إلى 59 والثانية الساعات من 00 إلى 23. والساعات ذات العقارب، والساعات الرقمية من أنواع ساعات الكوارتز.

من هو مخترع الساعة؟

لقد ذكرنا أن الإنسان منذ القدم حاول كثيرًا أن يكتشف الوقت بالعديد من الطرق، فحاول عن طريق الشمس، والماء، والرمال، والشمع، وغيرها، وقد استطاعت العديد من الشعوب أن تطور الساعة، مما نتج عنه التدرج التاريخي في آلات القياس الزمنية، وهذا يعني أنه لا يوجد شخص معين قام باختراع الساعة، وإن وجد فإنه قام بتطوير تلك الفكرة، فمثلًا الساعة البندولية قد تم اختراعها من قبل “كريستيان هيوغينز” ومن بعده قام “جورج غراهام” بتطويرها، وقام “ووارين ماريسون”  باختراع ساعة الكوارتز.

فكما أن الوقت لا يقف، فكذا لا يتوقف الإنسان عن التطوير، واكتشاف الجديد، فما اختلاف آلات القياس الزمنية عبر التاريخ إلا نتاج للتطور الطبيعي الذي سببه مرور الوقت، فلا شيء يبقى كما هو، ولكن الإنسان لا زال يحتفظ بطبيعته في إهدار الوقت، كأن كل شيءٍ سيبقى إلى الأبد، فلا نزال نمتلك جميعًا كنزًا لا نقدره، ويضيع دائمًا هباءً منثورا!