Tempo: la durata misurabile e la durata reale

Il tempo: la durata misurabile e la durata reale

Farina Andrea, Esame di Stato 2007/2008.

Maturità scientifica.

Indice

Introduzione: pag. 1

Strumenti primitivi: pag. 2

[geografia astronomica] L’effetto della variazione del moto terrestre sugli strumenti ad esso legati: pagg. 3, 4

Strumenti antichi non legati al moto del Sole: pag. 5

Primi strumenti meccanici: pag. 6

Gli orologi meccanici: pag. 7

La moderna orologeria: pag. 8

Orologi digitali, a cristallo di quarzo, atomici: pag. 9

[fisica, filosofia] Il rapporto tra il tempo meccanico ed il tempo interiore. Einstein e Bergson: pagg. 10, 11, 12

[inglese] Virginia Woolf e la sua concezione di tempo: pagg. 13, 14, 15

[italiano] Italo Svevo e “La coscienza di Zeno”: pagg. 16, 17, 18

Introduzione

Fin dalla nascita delle prime tribù, l’uomo ha sempre sentito il bisogno di comprendere e misurare il tempo, allo scopo di regolare le proprie attività.

Per misurare efficacemente e sempre più precisamente lo scorrere del tempo, l’uomo creò numerosi strumenti, perfezionandoli sempre di più con la scoperta di nuovi campi scientifici nel corso della storia.

Nel tentativo di comprendere cosa fosse in realtà il tempo, e come dovesse essere misurato, analizzato e concepito, molti personaggi si sono dedicati alla sua interpretazione.

Ripercorreremo quindi la storia degli strumenti di misurazione del tempo, e approfondiremo i cambiamenti nelle concezioni riguardo la sua natura, nel tentativo di comprenderlo meglio.

Strumenti primitivi

I primi strumenti di misurazione del tempo si basavano sul moto apparente del Sole attorno alla Terra, misurando lo spostamento dell’ombra generata dallo strumento stesso.

Il dispositivo più antico è sicuramente lo gnomone, ovvero un palo piantato nel terreno, dotato di una serie di tacche grazie alle quali era possibile leggere l’ora corrente.

Successivamente lo gnomone venne perfezionato in epoca classica e trasformato nelle più note e precise meridiane, strumenti capaci di misurare lo spostamento dell’ombra con una minore approssimazione, grazie ad un supporto solitamente marmoreo, su cui erano incise o disegnate varie linee, che rappresentavano le varie ore del giorno.

Le meridiane assunsero anche una funzione decorativa e monumentale, grazie a disegni elaborati, o alla costruzione di veri e propri monumenti adibiti alla misurazione dell’ora.

L’esempio più importante di questa tendenza fu l’obelisco di Augusto, collocato a Roma fra il 10 e il 9 A.C., che oltre a segnare l’ora corrente ricordava anche avvenimenti importanti nella vita dell’imperatore, congiungendo la sua ombra con particolari monumenti in certi periodi dell’anno.

Questi primi oggetti presentavano degli enormi svantaggi: in primo luogo, rilevando lo spostamento dell’ombra prodotta grazie al Sole, potevano essere letti solo di giorno, mentre nelle ore notturne conservavano solo una funzione estetica.

Secondariamente erano fissi al suolo, rendendo impossibile la consultazione dell’ora in viaggio o in un luogo diverso dal sito dello strumento.

Infine le infinitesimali variazioni nella velocità del moto di rivoluzione terrestre rendevano gnomoni e meridiane alquanto imprecisi.

L’effetto della variazione del moto terrestre sugli strumenti ad esso legati

Come è stato detto in precedenza, gli strumenti più antichi erano legati al moto apparente del Sole attorno alla Terra.

Questo moto è definito apparente in quanto, mentre al giorno d’oggi è stato ampiamente dimostrato che il Sole si trova al centro del sistema solare e tutti i pianeti girano intorno ad esso, nell’antichità si credeva che la Terra fosse al centro dell’universo e che il Sole, le stelle e i pianeti le girassero attorno con un moto regolare ed uniforme.

Allo scopo di misurare il tempo rilevando il movimento dell’ombra prodotta da una meridiana, non ha nessuna importanza se sia il Sole a girare attorno a noi, o la Terra ad orbitare attorno al Sole, ma per capire il perché della variazione di questo moto è strettamente necessario analizzare i reali movimenti dei pianeti e conoscere le loro leggi.

Il primo scienziato a teorizzare leggi riguardo al movimento dei pianeti attorno alla nostra stella fu Johannes Kepler, detto anche Keplero, il quale scrisse tre fondamentali leggi, successivamente dimostrate dalla gravitazione universale di Isaac Newton:

• Prima legge: “L’orbita descritta da un pianeta è un ellisse, di cui il Sole occupa uno dei due fuochi”.
• Seconda legge: “Il raggio vettore che unisce il centro del Sole con il centro del pianeta descrive aree uguali in tempi uguali”.
• Terza legge: “I quadrati dei periodi di rivoluzione dei pianeti sono direttamente proporzionali ai cubi dei semiassi maggiori delle loro orbite”.

La prima legge descrive la forma dell’orbita dei pianeti, che non è più considerata perfettamente circolare come in precedenza.

La seconda legge riguarda la velocità di movimento dei pianeti sulle loro orbite: se il pianeta si trova su di un orbita ellittica, in alcuni momenti si troverà più vicino o più lontano dal Sole, quindi, dovendo attraversare aree uguali in tempi uguali con un raggio vettore di distanza variabile, anche la velocità del moto di rivoluzione varierà diventando minima quando il pianeta si trova alla distanza maggiore dalla stella e massima quando si troverà alla distanza minore.

La terza legge mette in relazione la velocità di rivoluzione di un pianeta con la sua distanza, aiutandoci a comprendere che più il pianeta è distante dal Sole, più si muoverà attorno ad esso lentamente.

Alla luce di queste leggi possiamo comprendere la causa dell’imprecisione delle meridiane: dato che la velocità di rivoluzione è variabile, anche la velocità di spostamento dell’ombra sarà variabile e, di conseguenza, le ore non saranno uguali tra di loro.

Seconda legge di Keplero o legge delle aree.

Strumenti antichi non legati al moto del Sole

Nel tentativo di costruire un oggetto in grado di misurare lo scorrere del tempo anche nelle ore notturne, gli antichi inventarono la clessidra.

I primi modelli di questo famoso strumento erano costituiti da un recipiente contenente acqua, forato in modo da svuotarsi in un periodo prestabilito.

Una volta vuotato, il contenitore doveva essere riempito nuovamente per continuare la misurazione.

La più nota versione della clessidra, ovvero quella a sabbia, venne inventata successivamente.

Sebbene presentassero il vantaggio di non essere più legati al moto apparente del Sole e, nei modelli più recenti, di essere facilmente trasportabili, le clessidre non erano in grado di misurare un intervallo di tempo sufficientemente lungo: dovevano infatti essere riempite o girate regolarmente per continuare a misurare il tempo, essendo soggette dunque ad imprecisioni, dovute al divario temporale fra la fine della precedente misurazione e l’inizio della seguente, causato dal tempo materiale necessario a riempirle o girarle.

Primi strumenti meccanici