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Zeitmessung im 20. Jahrhundert

↓ Neues Uhrenzeitalter

↓ Lichtwellen - Schallwellen

↓ Quarzstab - Quarzuhr

↓ Gedicht: Schwingung

↓ Atomuhr

↓ Gedicht: Wie wir auch forschen

Ein neues Uhrenzeitalter

In jedem Jahrhundert der Neuzeit wurde die Uhrentechnik durch zahlreiche Erfindungen verfeinert. Die besondere Liebe der Uhrmachermeister galt zunehmend der kleinen tragbaren Uhr, wie wir sie zunächst als Taschenuhr kennen. Ständige Verbesserungen der Unruh, der Federn, der Lager, der Kupplungen, der Stoßsicherheit u.a. konnten verzeichnet werden.

Siegeszug der Armbanduhr

Mitte des 19.Jahrhunderts wurde der Kronenaufzug mit gleichzeitiger Einstellmöglichkeit entwickelt. Ende des 19.Jahrhunderts wurde die Armbanduhr erfunden, die dann in den ”goldenen 20ger Jahren” des 20.Jahrhunderts die Armgelenke eroberte.

1922 konstruierte John Harwood den automatischen Aufzug. Aus der klobigen Henleinuhr, die bis zu einigen Stunden pro Tag falsch ging, entwickelten sich robuste und dennoch elegante Chronometer mit mehreren Hundert Einzelteilen, die an Genauigkeit und Zuverlässigkeit keinen Wunsch mehr offen ließen.

Wie zu Beginn der Neuzeit, so können wir auch zur Mitte des 20. Jahrhunderts einen kräftigen Entwicklungsschub in der Zeitmessung feststellen. Wurde zur Mitte des 15. Jahrhunderts das Zeitalter der mechanischen Uhr eingeläutet, so begann um die Mitte des 20. Jahrhunderts das Zeitalter der elektrischen bzw. elektronischen Uhr und der Atomuhr. Doch Schwingungen, Bewegung, sich wiederholende Ereignisse sind es immer noch, die gemessen werden. Ihre Regelmäßigkeit legt Zeit fest.

Weiter: Lichtwellen und Schallwellen

Zeitmessung mittels der Lichtwellen und Schallwellen?

Lichtwellen und Schallwellen zur Zeitmessung nutzbar zu machen, damit hat man schon zu Beginn des 20. Jahrhunderts experimentiert. Da sich Licht und Schall, wie auch das Pendel, in einer gleichbleibenden Geschwindigkeit bewegen, wurden auf dieser Grundlage sehr beeindruckende Messgeräte entwickelt.

Ergebnis dieser Forschungen war z. B. das Echolot, das den Zeitabschnitt misst, den eine Schallwelle benötigt, um sich zum Meeresboden und zurück zu bewegen. Die Meerestiefe lässt sich damit genau bestimmen. Doch für die Entwicklung sehr kleiner Uhren konnte hier nicht die Zukunft liegen; denn um die Bewegung von Schall- oder Lichtwellen zu messen, müssen diese eine gewisse Strecke zurücklegen.

Der Quarzstab - Die Quarzuhr

Ein kleiner Quarzstab, der 60.000 Schwingungen in der Sekunde vollbringt, eignet sich weitaus besser zur Zeitmessung als die Schallwelle.

Die deutschen Physiker Adelsberger und Scheibe entwickelten 1933 in Berlin die erste Quarzuhr. Die Schwingung des Quarzes ist so schnell, dass es diesen beiden Wissenschaftlern vor allem gelingen musste, die Schwingungen stufenweise so zu reduzieren, bis sie im Sekundentakt einen Uhrzeiger treiben. Bruchteile von Sekunden wurden nun messbar.

Diese Zeitmessung ist auch sehr zuverlässig, da der Quarzstab sich kaum durch äußere Einflüsse – auch nicht durch Temperaturunterschiede - irritieren lässt. Auf weniger als ein tausendstel Sekunde lässt sich die tägliche Abweichung der Quarzuhr reduzieren.

Der Siegeszug der Quarzuhr

Eine Kraftquelle braucht auch die Quarzuhr, denn was sich bewegt - auch wenn es nur schwingt - braucht Energie.

Bei der Sonnenuhr ist die Energie die Bewegung des Planetensystems; bei der Sanduhr, der Wasseruhr und auch der Gewichtuhr ist es die Erdanziehungskraft. Die Gravitation zieht einen Gegenstand nach unten und bringt ihn somit in Bewegung. Bei der Federuhr sorgt die Feder für Kraft.

Der Quarzstab schließlich wird durch einen Stromkreis in Schwingungen versetzt. Die Entwicklung der Quarzuhr als Armbanduhr geht also mit der Entwicklung kleiner Elektrobatterien einher. Erst in den 70ger Jahren des 20. Jahrhunderts trat die Quarzuhr ihren Siegeszug an; aber er vollzog sich dann so schnell, dass man meinte, nur Liebhaber antiquarischer Geräte würden noch eine mechanische Uhr ins neue Jahrtausend hinein am Handgelenk tragen.

Die Faszination der mechanischen Uhr bleibt!

Das Zeitalter der tickenden, mechanischen Uhr schien in den 70er und 80er Jahren des 20. Jahrhunderts zu Ende gehen. Doch das Uhrmacherhandwerk erlebte in den 90ern einen neuen, ungeahnten Aufschwung.

Die mechanische Armbanduhr ist Ausdruck menschlichen Erfindungsreichtums und handwerklicher Gipfelleistung. Sie hat nichts von der Faszination verloren, die sie seit dem Mittelalter von ihr ausgeht. Im Gegenteil: Wenn man das Skelett einer modernen mechanischen Armbanduhr betrachtet und sieht, welche Anzahl kleinster Einzelteile miteinander im Einklang stehen und welche Vielzahl einzelner Erfindungen sich hier verbinden, kann man sich dem Bann nicht entziehen.

Die mechanische Uhr bleibt das offenkundige Symbol für die vielschichtigen Dimensionen der Zeit und der menschlichen Sehnsucht, tief in sie einzudringen.

Schwingung

Die Atomuhr

Eine weitere Uhrengeneration war schon in Entwicklung, während die Quarzuhr die Wohnzimmer und Handgelenke eroberte.

Man hatte entdeckt, dass messbare Bewegung in allem Sein ist, und man war einem unsagbar winzigen Teil auf die Spur gekommen - dem Atom. Als sei es ein Sonnensystem in kleinster Ausführung, kreisen in ihm die Elektronen um den Kern. Schon 1948 wurde eine Atomuhr konstruiert.

Was ist eine Sekunde im Atomzeitalter?

Und weil keine bisher entdeckte Schwingung genauer ist, wird seit dem Jahre 1967 eine neue Weltzeitberechnung vorgenommen, die sich nicht mehr an der Sonne orientiert.

Eine Sekunde wird nun von der Schwingung des Atoms Cäsium 133 abgeleitet. Bis dahin entstand eine Sekunde - wie uns allen bekannt ist - durch zweimalige Teilung der Stunde durch 60. Daher hat die Sekunde noch ihren Namen: Im Lateinischen heißt Sekunda “die Zweite”; das bedeutet die “zweite Teilung der Stunde”.

Zeitmessung - Vom Blick ins All zum Blick ins Atom

Im Atomzeitalter wird die Sekunde durch schier unendliche Multiplikation einer Schwingung dieses Atoms festgelegt; die Minute und Stunde entstehen, indem man jeweils mit 60 multipliziert. Der Tag und die Weltzeit messen sich nun nicht mehr an der “Mittleren Sonnenzeit”, sondern am Atom.

Die Atomsekunde ist Grundlage der Internationalen Atomzeitskala, an der alle Uhren verglichen werden. Wenn man mit so kleinen Zeitabständen rechnet, wie in unserem Zeitalter, ist die Bewegung der Erde um die Sonne zu ungenau, obwohl sie in tausend Tagen nur eine Fehlerquelle von einer Sekunde hat. Dagegen hat die Atomzeituhr nur eine Abweichung von 1 Sekunde in 5 Millionen Jahren.

Die Zeitwissenschaftler erkennen die Zeit nicht mehr durch den Blick ins All, sondern durch den Blick ins kleinste Teil. Für uns Normalbürger hat sich praktisch nichts geändert, wir werden weiterhin zum Firmament blicken – hoffentlich.

Wie wir auch forschen