„Hoe laat is het?”

Door Ontwaakt!-correspondent in de Duitse Bondsrepubliek

„HOE laat is het?” „Precies half negen”, was het antwoord. „Dank u wel, ik moet de trein halen en mijn horloge staat stil.”

In deze tijd wordt een dergelijke tijdsprecisie als iets vanzelfsprekends beschouwd. Maar gedurende een groot deel van de menselijke geschiedenis heeft de mens zich nooit om seconden, minuten of zelfs uren bekommerd. Langzamerhand werden er echter pogingen in het werk gesteld korte tijdsperiodes te meten.

Het vroegste menselijke werktuig voor het meten van de tijd was ongetwijfeld de zonnewijzer. Het belangrijkste nadeel van dit instrument treedt goed naar voren in de volgende spreuk: „Doe als de zonnewijzer en tel slechts de zonnige dagen.” Voor grotere betrouwbaarheid was een instrument nodig dat niet van mooi weer afhankelijk was. De waterklok, later klepsydra genoemd, voorzag in deze behoefte. Uit een vat liep door een kleine opening water in een cilinder; het langzaam stijgende waterniveau in de cilinder leverde dan de basis voor de tijdmeting.

De zandloper of het uurglas werkte volgens hetzelfde principe. Af en toe wordt hij nog wel gebruikt voor het meten van de kooktijd van eieren. Tevens kende men vroeger de olieklok. De olie diende als brandstof voor een lamp, en de tijd kon worden gemeten aan de hand van de hoeveelheid olie die was opgebrand.

Maar zowel de zand- als olieklokken hadden hun beperkingen. Een voornaam bezwaar was dat ze alleen nauwkeurig werkten als ze op één plaats bleven staan. Met het verstrijken van de tijd begon de mens behoefte te voelen aan een draagbare klok, die continu de tijd zou aangeven. Dat was pas mogelijk met de ontdekking van het raderuurwerk, de volgende stap in de ontwikkeling van het tijdmeten.

Het raderuurwerk

Van grote raderuurwerken wordt melding gemaakt in Dante’s Divina Commedia, geschreven in de 13e eeuw. Deze klokken vonden in de 14e eeuw uitgebreid toepassing. De eerste draagbare uurwerken kunnen worden teruggevoerd tot de werktuigkundige Peter Henlein uit Neurenberg. Rond het jaar 1500 ontwikkelde hij het eerste zakhorloge. Het liep 40 uur en sloeg elk hele uur.

Sindsdien zijn er in het uurwerk vele verbeteringen aangebracht. Betrouwbaarheid en nauwkeurigheid zijn hoog opgevoerd, het gewicht is verminderd en er kwam massaproduktie. De klok werd een algemeen gebruiksvoorwerp.

Maar hoe nauwkeurig kan een raderuurwerk zijn? Schokken en temperatuurveranderingen hebben een nadelige invloed op de precisie. Een raderuurwerk dat bij een temperatuurwisseling van minder dan één graad Celsius niet meer dan 0,6 seconde per dag afwijkt, wordt als zeer nauwkeurig beschouwd.

Nog nauwkeuriger uurwerken

De huidige samenleving met haar hoge graad van mechanisering, automatisering en verfijnd wetenschappelijk onderzoek vraagt om een nog nauwkeuriger tijdmeting. De eerste werkelijke doorbraak in deze richting was de ontwikkeling van de kwartsklok, die in 1934 werd ingevoerd. De kwartsklok bleek 10 maal nauwkeuriger dan een precisie-slingerklok.

Hoe werkt een kwartsklok? Hoewel er diverse systemen zijn, is het basisprincipe gelijk. De vaste trilling van een kwartskristal bepaalt de frequentie van een wisselstroom. Die stroom kan worden versterkt en door een zogenaamde frequentiedeler tot een geringer aantal trillingen worden teruggebracht en daarna worden toegevoerd aan een mechanisme dat de wijzers aandrijft.

Ongetwijfeld hebt u wel eens een horloge of klok van binnen bekeken en gezien dat de snelle beweging van het balanswiel via raderen werd omgezet in een langzamere beweging van de wijzers. Deze snelheidsvermindering komt mechanisch tot stand. In een kwartsklok geschiedt iets soortgelijks elektrisch. De frequentie van de stroom (één megaherts misschien, ofwel één miljoen trillingen per seconde) wordt successievelijk verminderd tot ze voldoende laag is om een elektrische motor aan te drijven, die met raderwerk en wijzers is verbonden en waarvan de snelheid enkel afhangt van de frequentie van de stroom. Ook is het mogelijk om de tijd met behulp van digitale elektronica in getalvorm op een ’display’ (beeldschermpje) weer te geven. Met een kwartsklok zou het theoretisch mogelijk zijn fouten in de tijdaanwijzing tot 0,0001 seconde per dag te beperken — een fout van slechts één seconde in de 10 jaar. Kwarts gaat echter sneller trillen naarmate het ouder wordt, hetgeen van invloed is op de nauwkeurigheid van kwartsklokken.

Daarom ook is voor bepaalde vormen van wetenschappelijk onderzoek een nog preciezer tijdmeetinstrument nodig. Hierin wordt voorzien door de atoomklok. Zo’n klok meet de frequentie van licht dat door moleculen of atomen wordt uitgezonden of opgenomen. Er zijn atoomklokken die naar verwachting slechts één seconde in de 1000 of zelfs één seconde in de 100.000 jaar zullen afwijken.

Maar laten we nu even pauzeren. Bent u geïnteresseerd in een miljoenste van een seconde als u niet bij een laboratorium of wetenschappelijke instelling werkt? Vaak vergeten mensen de tijd wanneer ze op vakantie zijn of leuk werk doen. Of wie zou willen weten hoe laat het is wanneer hij naar een prachtige zonsondergang kijkt? Het hangt dus helemaal af van de omstandigheden of de vraag „Hoe laat is het?”, terecht of misplaatst is.