Cập nhật lúc: 09:49, 26/06/2018 [GMT+7]
.

Đồng hồ - phương tiện đo thời gian


(Baoquangngai.vn)- Loài người đã cố gắng xác định chính xác thời gian trong suốt tiến trình lịch sử của mình. Khoa học công nghệ phát triển giúp việc đo đạc ngày càng chính xác; ngày nay hệ thống định vị toàn cầu cho phép toàn nhân loại thống nhất về mặt thời gian.

Theo bằng chứng khảo cổ, người Babylone và người Ai Cập bắt đầu đo thời gian ít nhất từ 5.000 năm trước. Họ xây dựng lịch dựa trên ba chu trình tự nhiên: Ngày mặt trời theo chu trình sáng tối dựa trên sự tự quay của trái đất; tháng mặt trăng dựa theo chuyển động của mặt trăng quanh trái đất; và năm mặt trời, dựa trên chuyển động của trái đất quanh mặt trời. Dương lịch ngày nay (lịch Gregory) bắt nguồn từ lịch của người Babylone, người Ai Cập, người Do Thái và người La Mã.

Người Ai Cập, Hy Lạp và La Mã chế ra đồng hồ mặt trời, đồng hồ nước và các loại đồng hồ khác. Đồng hồ cơ vận hành bằng vật nặng xuất hiện lần đầu tại Bedfordshire, nước Anh, năm 1283. Đến ngày Giáng sinh năm 1656, đồng hồ quả lắc đầu tiên xuất hiện do đóng góp trực tiếp của nhà thiên văn học Đan Mạch Brahe và nhà thiên văn và toán học Hà Lan Huyghens, cùng sự góp sức của nhiều nhà khoa học khác, chẳng hạn như Galilei.

Cùng với thời gian chiếc đồng hồ liên tiếp được cải tiến dưới nhiều hình thức khác nhau. Đầu tiên, hệ thống dây cót được phát triển vào thế kỉ XV; kim phút xuất hiện đầu tiên ở đồng hồ vào năm 1475, kim giây xuất hiện vào khoảng năm 1560.

 

Đến năm 1653, Galileo Galilei phát minh ra con lắc dẫn đến sự ra đời của đồng hồ con lắc do Christiaan Huygens chế tạo. Ông đã xác định nếu con lắc có độ dài là 99,38 cm thì một chu kì của nó sẽ là đúng 1 giây. Vào năm 1670, William Clement phát minh ra hệ thống hồi dạng mỏ neo giúp nâng độ chính xác. Từ đó, kim phút và kim giây xuất hiện ở hầu hết những loại đồng hồ.

Mặc dù đã có không ít những cải tiến nhưng hầu hết những loại đồng hồ cơ từ thế kỉ XIV đến nay đều có những bộ phận chính như sau: Nguồn năng lượng, lúc trước là một con lắc, về sau là dây cót; hồi, là một cơ cấu được thiết kế sao cho năng lượng thoát ra từ từ chứ không thoát ra tất cả cùng lúc; hệ thống bánh răng, có nhiệm vụ điều khiển và truyền chuyển động từ nguồn đến bộ phận hiển thị; hệ thống hiển thị, bao gồm kim, chuông...

Tuy nhiên ngày nay, thời gian trong đồng hồ được đo bằng nhiều cách khác nhau, từ những tinh thể thạch anh cho đến chu kì bán rã của một chất phóng xạ. Ngay cả những đồng hồ cơ học trước kia, chúng ta chỉ cần sử dụng pin chứ không cần phải lên dây cót như trước. Đặc biệt, chúng ta đã tiến tới dùng các dao động dưới nguyên tử để đếm thời gian. 

Năm 1967, người ta định nghĩa giây là “khoảng thời gian bằng 9.192.631.770 chu kì bức xạ ứng với sự chuyển dời giữa hai mức siêu tinh tế tại trạng thái cơ bản của nguyên tử cesium 133”. Đồng hồ nguyên tử chính xác nhất hiện nay có độ chính xác 10-17, tức chỉ sai một giây sau khoảng ba tỉ năm. Tuy nhiên chúng có tuổi thọ không cao so với đồng hồ cơ khí. Với công nghệ hiện hành, các kĩ sư có thể chế tạo đồng hồ cơ khí chỉ sai một giây sau một năm mà tuổi thọ đạt tới 12 ngàn năm.

Về nguyên tắc, có thể đạt độ chính xác vô hạn, nhưng hấp dẫn và chuyển động làm thời gian co giãn (thuyết tương đối hẹp), nên đồng hồ nào cũng sẽ có sai số. Các nhà khoa học hy vọng trong tương lai rất gần, có thể đạt độ chính xác 10-22, tức đồng hồ chỉ sai một giây sau ba trăm ngàn tỷ năm! 

Quỳnh Nhi

 
.
.