Tidsmätningens historia är historien om människans uppmärksamhet på tiden som går. Solur, vattenur, sandglas, mekaniska klockor, atomur - varje ny apparat gjorde nästa protokoll för arbete, bön, handel och resor möjligt. Varje apparat var också ett tyst byte: lite mer precision i utbyte mot lite mer abstraktion. Timglaset - som har gett den här sidan dess namn - sitter mitt i den långa raden, och det är en av få gamla apparater som inte helt har ersatts av det som kom efter, eftersom en del av det timglaset gör fortfarande inte kan göras av en siffra på en skärm.

Solur och skuggklockor

De tidigaste apparater vi skulle känna igen som klockor var skuggklockor. Egyptiska astronomer markerade dagen med skuggkastande obelisker och T-formade instrument runt 1500 f.Kr., och grekiska geometriker förfinade senare gnomonen - den upprättstående staven som kastar skuggan - till något vars värden kunde matchas mot omsorgsfullt inhuggna timlinjer i sten eller metall. Under hellenistisk tid hade soluren blivit så pass exakta att timlinjernas geometri varierades med latituden, ett tidigt erkännande av att tid och plats hänger ihop.

Det soluret inte kunde göra var att visa tid på natten, i moln eller inomhus. Det var bundet till solen. Den begränsningen formade det som kom härnäst: varje samhälle som ville schemalägga arbete, bön eller vaktturer som sträckte sig efter solnedgången behövde en annan sorts apparat.

Vattenur

Klepsydran - bokstavligen vattentjuven - löste en del av problemet. Ett kärl tömdes eller fylldes långsamt i ungefär konstant takt, och vattenytan markerade intervallen. Babyloniska, grekiska och romerska versioner fanns alla; kinesiska ingenjörer drev formen mycket längre, med Su Songs astronomiska klocktorn från 1088 e.Kr. som höjdpunkt - en flervåningsmekanism driven av vatten, som drev en armillarsfär och ett klingande gångverk.

Vattenur fungerade på natten och i molnigt väder, men hade sina egna problem. Vattnets flödeshastighet beror på temperaturen; kärlen avdunstade; frysningar var ödesdigra. De var också svåra att flytta. När senmedeltiden närmade sig behövde både sjöfarare och munkar något bärbart.

Timglaset: namnet bakom sidan

Sandglaset dyker upp i de historiska källorna runt 1300-talet i Europa, och Whitrow noterar att vissa forskare argumenterar för ett tidigare ursprung. De första tillförlitliga referenserna är maritima: sandglas dyker upp i skeppsinventarier från 1300-talet och framåt, där deras tålighet gjorde dem oumbärliga. Sanden fortsatte rinna på ett rullande däck. Den frös inte. Den brydde sig inte om saltstänk. Skeppsklockan slogs varje halvtimme när halvtimmesglaset rann ut - och det rinnande glaset är ursprunget till vaktsystemet till sjöss, fyratimmarsvakterna indelade i åtta klockslag som blev marin standardpraxis i århundraden.

Utanför fartyget gjorde samma tålighet timglaset användbart där vattenuren inte fungerade. Klostren använde små glas för att tidsbestämma tideböner och kapitelläsning. Kyrkor använde högre exemplar för att tidsbestämma predikningar (ett artigt socialt tryck mot långrandiga präster). Kockar mätte koktider. Läkare räknade puls. Hantverkare mätte ugnsbränningar och färgbad. På 1600- och 1700-talen var apparaten grundligt etablerad i hemmen - men dess tillbakagång som arbetsverktyg hade redan börjat, för billiga mekaniska klockor började göra samma jobb bättre på fasta platser.

Det timglaset behöll, och det som har hållit det levande långt efter att mekaniska klockor gjort det överflödigt, är något som det äldre verktyget gör som inget nyare riktigt klarar: det visar tiden fysiskt. Sanden faller. Du kan se den falla. Du kan kasta en blick på det utan att engagera den del av hjärnan som läser siffror. Det visar sig spela roll överallt där målet inte är att hela tiden kontrollera klockan - meditation, klassrum, scenanvisningar, köket, det kontemplativa arbetet med ett svårt problem utan att tjuvtitta på tiden. En digital siffra ber dig alltid att läsa den; timglaset bara går.

Se: det levande animerade timglaset på den här sidan - och som längre praktisk följeslagare, timglas eller digital timer: spelar det roll?.

Den mekaniska klockan

Mekaniska klockor dyker upp i europeiska kloster i slutet av 1200-talet, med spindelsteget som den avgörande innovationen: ett sätt att släppa lös lagrad energi i lika små portioner. (Vissa forskare argumenterar för tidigare kinesiska föregångare, däribland delar av Su Songs torn; den europeiska traditionen löper hur som helst obrutet från denna punkt.) Klostren behövde mekaniska klockor av samma skäl som de tidigare hade behövt vattenur: tidebönerna krävde precisa kallelser till bön, dag och natt, vinter som sommar. Lewis Mumford argumenterade berömt att klockan - inte ångmaskinen - var den moderna industriella tidens nyckelmaskin, eftersom det var klockan som lärde människor att samordna sitt arbete efter ett gemensamt, abstrakt schema.

Eskaleringen gick fort när principen väl var etablerad. Christiaan Huygens tillämpade pendeln på klockor 1656 och vann ungefär två tiopotenser i precision i ett enda steg. Spiralfjädern följde på 1670-talet och gjorde bärbara klockor möjliga. Longitudproblemet till sjöss - hur man vet sin östliga-västliga position när man inte ser land - löstes till slut av John Harrisons sjökronometer H4 år 1759, efter årtionden av arbete; Sobels Longitude berättar den mänskliga sidan av historien i detalj. Det som ändrades kulturellt över de århundradena: kyrktornet ersatte prästens kallelse. Tiden blev medborgerlig, gemensam och alltmer mätt.

Kvarts och atomur

Nittonhundratalet drev precisionen längre än vad pendlar eller fjädrar kunde leverera. Warren Marrison och J. W. Horton vid Bell Labs byggde den första kvartsoscillatorklockan 1927, genom att utnyttja det faktum att en kvartskristall vibrerar med en mycket stabil frekvens när en växelspänning läggs över den. Vid mitten av seklet hade kvartsarmbandsur trängt undan mekaniska sådana för vardagsbruk.

Atomuret kom 1955, när Louis Essen byggde den första praktiska cesiumstrålestandarden vid National Physical Laboratory i Storbritannien. Den moderna definitionen av sekunden är nu förankrad i atomen cesium-133, och dagens bästa atomur skiljer sig åt med mindre än en sekund per 100 miljoner år. I Galisons formulering var följden lika mycket kulturell som teknisk: tiden hade blivit en global mätstorhet, samordnad av internationella standardiseringsorgan, inte längre kyrktornets lokala egendom.

Där timglaset fortfarande gör jobbet

All den precisionen är genuint användbar - GPS-satelliter, finansmarknader och elnät skulle inte fungera utan atomur. Men för en vanlig människa med en vanlig uppgift är precision under sekunden sällan vad du faktiskt behöver. Det du oftast vill ha av en timer är en lugn, lättavläst signal om att perioden du satt av fortfarande löper. Timglaset - fysiskt eller digitalt - gör det jobbet och vägrar göra något annat, vilket är just dess styrka. Den här sidan, dess namn och dess animerade förstasida finns till av just det skälet.

Det finns konkreta platser där detta märks. Meditation: utövaren vill inte titta på en siffra som drar igång det språkliga tänkandet igen. Klassrummet: en form som syns på en sekund förmedlar resterande tid utan att avbryta talaren. Köket: blöta händer, delad uppmärksamhet, ingen tid att läsa. Plankan och andningsövningar: kroppen kan inte läsa medan den arbetar. I alla dessa gör en fallande sandström - eller dess trogna animering på en skärm - det som en exakt siffra inte kan. Timglaset överlever för att dess sätt att visa tid aldrig gick ur tiden.

För ett konkret nedslag av samma idé på sidan, se guiden till meditationstimern.

Slutsumman

Tidsmätningstekniken har gått från mindre exakt till mer exakt genom varje århundrade, och nästan varje steg var en verklig vinst. Men precision är sällan det folk faktiskt vill ha av en timer. De vill sätta en längd, sluta titta på klockan, och lita på att apparaten säger till när tiden är ute. Timglaset - uppfunnet någonstans i den sena medeltiden, förfinat i århundraden till sjöss - gör fortfarande det jobbet bättre än det mesta som kom efter. Siffrorna blev bättre; upplevelsen blev det inte, riktigt. Den klyftan är varför vi byggde Timglas.