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sabato, settembre 22, 2012

L’UOMO E LA CONQUISTA DEL TEMPO: UN LUNGO VIAGGIO INIZIATO NELLA PREISTORIA. LA MISURAZIONE DEL GIORNO.






Oristano 21 Settembre 2012
Cari amici,
Il tempo è il bene più prezioso che abbiamo, ma non sappiamo con esattezza cosa sia. E’ una “cosa” che non ha massa e non occupa spazio, che non possiamo né vedere né toccare. Il tempo non può essere nemmeno accelerato o rallentato e dobbiamo portarcelo dietro così com’è per tutta la vita! Eppure, nonostante tutti questi aspetti negativi, paradossalmente, è la grandezza fisica che oggi l’uomo riesce a misurare con la maggiore precisione. Impalpabile ma misurabile!
Sant’Agostino diceva che se nessuno glielo chiedeva, egli sapeva bene cosa fosse il tempo, ma quando qualcuno glielo chiedeva non era in grado di definirlo. Con ciò voleva sicuramente intendere che il tempo è  un’entità che percepiamo intuitivamente, ma che non sappiamo spiegare. I filosofi hanno a lungo discusso sulla natura e sul significato profondo del tempo senza mai riuscire a dare di esso una definizione precisa e convincente. Lo si è studiato e ristudiato, fino alla enunciazione della complessa teoria della relatività da parte di A. Einstein. Gli strumenti per misurare il tempo, enormemente modificatisi nel corso del tempo, sono definiti orologi. L'orologio può essere costituito genericamente da un qualsiasi meccanismo fisico che segua con regolarità e precisione le leggi della natura. Orologio può essere quindi considerata la Terra che gira su sé stessa, oppure i battiti del cuore, oppure l'accumulo dei prodotti del decadimento radioattivo, oppure tante altre cose purché decorrano a ritmo costante. Oggi è possibile misurare il tempo attraverso una miriade di mezzi ultramoderni, capaci di calcolarlo con una precisione praticamente assoluta. Perfezione questa che ha portato l’uomo a misurare il tempo anche i miliardesimi di secondo, riuscendo a prevedere anche tutte le variabili possibili ed immaginabili.
Il trascorrere del tempo ha sempre affascinato l’uomo, fin dalle sue origini. L’osservazione da parte dell’uomo preistorico della durata del giorno e della notte, del  lento cammino del sole, dal suo sorgere fino al tramonto, del movimento e della variabile visibilità della luna, da quella piena fino al suo ultimo quarto ed infine alla sua breve scomparsa; si rese conto del ripetersi e dell’alternarsi delle stagioni; considerata la sua innata curiosità, l'uomo cercò di “fissare” in qualche modo il passare del tempo che di giorno in giorno modificava, lentamente ma inesorabilmente, il suo mondo: tutto, vegetali ed animali, nascevano, crescevano e si sviluppavano, ed alla fine, “consumati dal tempo”, si estinguevano e morivano, compresi gli esseri della sua specie. 

Da sempre, quindi, l'uomo si è posto il problema di “rendicontare” quella infinita successione di istanti che segnavano, senza mai fermarsi, il  lento e continuo evolversi della sua stessa vita. Il modo di suddividere il giorno si è modificato nel corso del tempo, diverso da luogo a luogo. Presso i Babilonesi, ad esempio, l'inizio del giorno era fissato all'alba, presso gli Umbri a mezzogiorno, nell'antica Atene al tramonto. I Romani avevano suddiviso il giorno in 12 ore diurne (dall'alba al tramonto) e 12 ore notturne; per questo motivo la durata di ciascuna ora non era fissa, ma variabile a seconda delle stagioni: le ore diurne non potevano che essere più lunghe d'estate e più corte d'inverno, e viceversa le ore notturne. Sia il dì che la notte erano poi divisi in quattro parti: quelle del dì terminavano con le ore tertia, sexta, nona e duodecima, mentre quelle notturne erano chiamate vigiliae. Da questa suddivisione derivò l'introduzione, da parte dei primi cristiani, di preghiere da recitarsi in alcuni momenti della giornata: l'ufficio notturno, comprendente vespri, compieta, notturno, mattutino e lodi, e l'ufficio diurno, riguardante le ore prima, terza, sesta e nona. Mentre presso gli antichi Romani il giorno iniziava legalmente a mezzanotte, nel Medioevo prevalse l'uso ebraico e dei popoli orientali (con calendari lunari o lunisolari) di considerare la durata del giorno dal tramonto del sole al tramonto successivo. Nei secoli XIII-XIV, con la diffusione degli orologi collocati sui campanili o sulle torri civiche, si iniziò, specialmente in Italia, a suddividere il giorno in 24 ore della stessa durata, ma sempre partendo dal tramonto del sole o dall'Avemaria della sera, per cui la stessa ora non corrispondeva allo stesso momento della giornata da una stagione all'altra. In tempi recenti, all'inizio dell'Ottocento, fu ripristinato anche nel nostro paese il metodo romano di contare le ore partendo dalla mezzanotte. 

A prescindere dall’inizio e dalla durata del giorno era necessario, però, trovare gli strumenti capaci di “misurare” il tempo ed il suo trascorrere e di rendicontarlo. Il primo strumento, quello più semplice, quello più a portata di mano, era nel cielo. L’osservazione della volta celeste, sia di giorno che di notte affascinava l'uomo. Il quotidiano passaggio del sole, il movimento della luna, il moto degli astri, le stagioni, erano eventi indecifrabili ma ripetitivi e certamente capaci di influenzare la vita umana. A digiuno di conoscenze scientifiche, il primo strumento di cui si servì l'uomo fu il Sole, o meglio il suo danzare quotidiano da est a ovest. E' così che nacquero i primi orologi solari detti anche Quadranti o Meridiane, i quali servendosi di un'asta verticale, ne proiettavano l'ombra, che si muoveva secondo il movimento del disco solare, consentendo di misurare il trascorrere delle ore: era nata l’ora solare. Era ancora un sistema primordiale, molto limitato, se consideriamo che funzionava solo di giorno od in presenza di cielo terso. Era, comunque, questa prima misurazione del tempo, la prima scienza esatta dell'antichità! L’asta verticale che proiettava l’ombra del sole era detta “gnomone”, in effetti un bastone, che semplicemente proiettava sul suolo l'ombra del Sole. Osservando tale ombra era possibile conoscere l'ora. Lo gnomone fu inventato dai Sumeri e giunse in Europa, introdotto inizialmente in Grecia dal filosofo Anassimandro, intorno al 600 a.C. La sua successiva evoluzione fu la meridiana graduata, formata poggiando lo gnomone su di un piedistallo dove venivano disegnate delle tacche. Osservandole era possibile leggere con buona approssimazione l'ora del giorno segnata sul quadrante.

La necessità di misurare il tempo anche in assenza del sole fece scoprire altri mezzi e altri metodi, capaci di misurare il passaggio del tempo anche di notte. Nacque cosi la clessidra,  capace di segnare il tempo in assenza di sole, quando il cielo era nuvoloso, e durante la notte. Clessidra, parola di origine greca che significa "ladra d'acqua", indica uno strumento molto semplice che misura il passare del tempo facendo sgocciolare dell'acqua attraverso un foro, da un contenitore ad un altro. Attraverso il lento svuotamento (o riempimento) di un recipiente (che presentava eventualmente incise all'interno delle tacche di riferimento), le clessidre mostravano con chiarezza gli “intervalli di tempo”, ossia misuravano, con buona approssimazione, il trascorrere delle ore. La clessidra fu una grande invenzione: attraversò i secoli ed è tutt’oggi in auge; nel 1300 furono inventate le prime clessidre a sabbia che continuarono la loro evoluzione fino alla costruzione di modelli in grado di misurare intervalli di tempo variabili da pochi secondi a ventiquattro ore. Svariati furono anche gli utilizzi di tali orologi. Essi erano usati anche sulle navi dove non si potevano imbarcare orologi di altro tipo. Anche al giorno d’oggi moderne clessidre sono in uso nei tribunali per misurare il tempo da concedere agli avvocati per la difesa dei loro assistiti, nei luoghi di lavoro ed anche in campo medico e sportivo. 

                       
Il bisogno di misurare in modo sempre più razionale il tempo era forte anche in epoca antica e molti furono i tentativi posti in essere per costruire congegni meccanici capaci di calcolare il moto dei pianeti. Uno dei congegni più interessanti recentemente scoperti è il  famosissimo calcolatore, trovato nel mare dell’isola di Antikythera, e che riproduceva, tramite complicati meccanismi, il moto dei pianeti attorno al Sole e anche le fasi della Luna. Lo strumento, definito Il più antico calcolatore analogico della storia è oggi universalmente conosciuto col nome di Calcolatore o Macchina di Antikythera, e risale al I secolo a.C. L'isola di Antikythera, che si trova nel tratto del mar Egeo compreso tra il Peloponneso e Creta, è  divenuta famosa dopo questo ritrovamento archeologico avvenuto nel 1902. Anche in epoca romama si studiarono macchine complesse. Cicerone ne cita una, inventata a Siracusa da Archimede.  Nella macchina di Archimede a muovere il congegno calcolatore provvedeva un peso legato ad una corda avvolta intorno ad un asse orizzontale, o "tamburo". Via via che il peso si portava verso il basso la corda costringeva l'asse a girare su se stesso. Quest’asse rotante, a sua volta, metteva in azione una serie di ingranaggi i quali erano collegati ad una lancetta che indicava le ore o a dei campanelli che suonavano ad intervalli di tempo regolari. Naturalmente quando la corda si era completamente srotolata dal tamburo, bisognava riavvolgerla: più che di un orologio si trattava quindi di una specie di argano. Le macchine meccaniche per il calcolo del tempo si affinarono verso la fine del tredicesimo secolo, anche se ancora non potevano competere con la precisione delle clessidre. Un grande passo avanti per gli orologi meccanici fu fatto con l’invenzione del sistema "verga-foliot". La precisione, però, non era stata ancora raggiunta: gli orologi dovevano essere quotidianamente regolati con l'orologio solare, in questo caso la meridiana,  perché l'operazione veniva effettuata nell'istante del mezzodì solare. La persona preposta alla regolazione si chiamava "Temperatore", mestiere peraltro esercitato fino nel tardo 1800! Inizialmente gli orologi meccanici furono utilizzati nei conventi, per indicare le ore delle preghiere e non avevano il quadrante, poiché la loro funzione era di far suonare le campane. Solo più tardi apparvero quelli dotati di quadranti e di lancette sui campanili delle torri civiche.

Nel 1581, all'età di soli 17 anni, Galileo Galilei scoprì che l'oscillazione di un pendolo avviene ad intervalli regolari di tempo, e ciò indipendentemente dalla massa usata e dall'ampiezza dell'oscillazione stessa. In altre parole, il tempo impiegato dal pendolo per andare e tornare in un viaggio di oscillazione completa è sempre lo stesso, tanto per l’oscillazione molto ampia quanto per quella poco ampia qualunque sia la massa del corpo che oscilla (quest'effetto si chiama isocronismo del pendolo, cioè pendolo che oscilla con uguale tempo). Galileo elaborò un progetto per costruire il primo orologio a pendolo: aveva applicato con buoni risultati il pendolo per registrare il battito del polso, e nel 1637 espose il principio di adattare il pendolo agli orologi con ingranaggi a rotelline. L'isocronismo del pendolo fu sfruttato dal grande astronomo e fisico Christian Huygens che costruì il primo orologio a pendolo intorno alla metà del XVII secolo, pochi anni dopo la morte di Galilei. L'orologio a pendolo divenne ben presto il principale strumento per misurare il tempo; esso venne sempre più perfezionato utilizzando leghe d'acciaio indeformabili e sistemandolo all'interno di un ambiente in cui veniva creato il vuoto per proteggerlo da variazioni di temperatura, dalla polvere e dall'attrito dell'aria. L'orologio a pendolo diventava, in questo modo, uno strumento di grande precisione, adatto a misurazioni scientifiche.

Nei secoli XVIII e XIX iniziarono a essere usati anche i "dittici": piccoli orologi portatili a forma di libro, i quali, su una facciata avevano un quadrante e sull'altra una piccola bussola per orientare lo strumento prima della lettura; un filo che univa le due facce fungeva da gnomone.      
L'innovazione successiva si avrà nel 1927 ad opera di due tecnici inglesi di nome W. A. Marrison e J. Hortonon che inventarono i cosiddetti orologi al quarzo. Essi sfruttavano una particolare proprietà di questi minerali. In breve un orologio al quarzo permette il passaggio di impulsi elettrici ad intervalli di tempo ben definiti (circa 50.000 impulsi al secondo, il numero esatto cambia da orologio ad orologio). Contando il numero di impulsi trasmessi è possibile conoscere quanto tempo è passato. L’evoluzione verso la precisione, però, non si era ancora conclusa. Attualmente l'orologio più preciso è quello cosiddetto al Cesio, inventato nel 1955 dal professor Louis Essen nel Physical Laboratory in Gran Bretagna. L'orologio fu successivamente installato presso l'osservatorio di Greenwich a Londra. E’ questo un “orologio atomico”, un tipo di orologio in cui la base del tempo è determinata dalla frequenza di risonanza di un atomo. Su tale orologio è basata l'attuale definizione del “secondo”. L'uso di questi orologi, infatti, ha portato nel 1967 alla definizione del secondo sulla base del tempo atomico. Dal 1972 (data dell'introduzione del "tempo atomico") al 1999 sono stati aggiunti complessivamente al "tempo terrestre" 22 secondi.

Il tempo, cari amici, questa straordinaria entità che neanche Sant’Agostino riuscì a definire esattamente nell’antichità e che, successivamente, attraverso la teoria della relatività l'uomo cercò di “meglio definire”, è oggi possibile misurarlo e quantificarlo anche in nanosecondi, oltre che in minuti, ore, giorni, mesi anni, secoli e millenni. In questa prima riflessione abbiamo parlato della misurazione del "tempo breve, quello dell’arco temporale di una giornata, quella che va dall’alba al tramonto di giorno e dal tramonto all’alba di notte. Una delle tante giornate,  un granello di sabbia della grande duna del tempo! Tempo…finito per l’uomo e…infinito per l’universo!
Nella prossima riflessione vorrei ripercorrere con Voi il lungo cammino fatto dall'uomo per la rendicontazione del "tempo lungo", fatta attraverso il “CALENDARIO”, quell’indispensabile strumento principe adottato per misurare l'accumularsi dei giorni, raccolti in settimane, mesi ed anni. Calendario necessario per tramandare la storia fatta da anni, secoli e millenni.
Grazie a tutti Voi dell’attenzione.
Mario






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