اختراع الساعات

الوقت .. في هذه الأيام و مع دخولنا الأيام الأخيرة من التحضير لفحص البكلوريا, يدخل الوقت كعامل هام, فالدقيقة باتت محسوبة و ساعات كفيلة بتغيير مجموعك , و تصبح ساعتك هي صديقتك, تسعدك عند اقتراب وقت الراحة و تحزنك عندما يخبرك بانتهاء اليوم دون أن تنجز المترتب عليك, و لكن المهم أنها لا تفارقك طوال اليوم و تخبرك بالوقت في كل حين.



كيف اخترعت هذه الساعة و من أسهم في اختراعها؟ هذا سؤال واسع جداً, فالساعة هي ليست اختراعاً واحداً لأن العصور منذ زمن طويلٍ جداً بدؤوا البحث عن السبيل لحساب الوقت و معرفة الزمن فاستخدموا الشمس و النجوم و استخدموا الماء و الرمل و وضع العلماء كل معارفهم في سبيل إيجاد الساعة الأسهل استخداماً و الأكثر دقةً. و أبدع العلماء المسلمون بصناعة الساعات في عصر نهضتهم, و أبدعوا الساعات الرملية و المائية و الميكانيكية , كالجزري الذي اخترع ساعةً من أروع ساعات العصور القديمة ألا و هي ساعة الفيل.

لسنا هنا في هذا المقال بصدد الحديث عن الساعات القديمة التي لم نعد نراها و لا نستخدمها, نحن هنا سوف نلقي الضوء على قصة اختراع الساعة الكهربائية الميكانيكية التي نشاهدها كي يوم.

الساعة ذي الرقّاص
تبدأ قصتنا في العصور الوسطى في أوروبا (بين 500 و 1500 م) . حيث شهدت أوروبا تراجعاً في العلم و ظلمةً و جهلاً شديدين. و عندها كانت تستخدم الساعات الرملية و التي اخترعها المصريون القدماء! لحساب الوقت.

في ذلك الوقت كانت توضع الساعات الرملية في الممرات و و كانت تستخدم للدلالة على منتصف النهار و أربع أقسام أخرى من اليوم, و كانت نسخ من هذه الساعة قد صممت بشكل صغير لتوضع بالجيب و يحملها الناس و ذلك في القرن العاشر الميلادي.

لاحقاً, و في منتصف القرن الرابع عشر بدأت ساعات ميكانيكية ضخمة تظهر في الساحات العامة في إيطاليا, هذه الساعات كانت تعمل بالأثقال و تضبط باستخدام رقاص يتحرك بشكل منتظم, هذه الساعات بقيت مستخدمة ل 300 عام مع تحسينات في شكل الرقاص و وزنه, و لكن كل هذه الساعات كانت تعاني من مشكلة عامة و هي صعوبة ضبط سرعة الرقاص الذي كان يتعرض أثناء حركته للتخامد و الاختكاك ما يصعب مهمة ضبطه و استخدامه لضبط الساعة.



ساعة غاليليو;

التطور الهام بعد ذلك كان استخدام الزنبرك في عمل و ضبط الساعة, حيث اخترعها العالم الألماني بيتر هينلين, حيث بدل الأوزان الكبيرة و الثقيلة التي كانت تستخدم بزنبرك صغير الحجم , ما سمح بصناعة ساعات صغيرة و شخصية. و بالرغم من أن سرعة الساعة كانت تنخفض و تتوقف إذا لم يتم إدارة الزنبرك, فإن هذه الساعة لاقت شهرة واسعة و خصوصاً بين أفراد الطبقة الغنية و ذلك بسبب خفت وزنها و صغر حجمها و قدرت حملها في الجيب أو وضعها على الرف لا تعليقها على الحائط, و كانت هذه الساعة هي أول ساعة محمولة في التاريخ. لكن هذه الساعات كانت لديها فقط ذراع واحدة للساعات, فذراع الدقائق تم اختراعه في 1670, و ام يكن لديها واجهة زجاجية للحماية, فهذه الزاجهات تم العمل بها و استخدامها بدءاً من القرن السابع عشر ميلادي. و مع ذلك فقد كان اختراع هينلين مقدماً لكثير من الختراعات التي حافظت على دقت الساعة.

الساعات الميكانيكية الدقيقة;

في عام 1656, كريستيان هايجنز, عالم ألماني, تمكن من اختراع أول ساعة ذي رقاص (نواس) ضبطت بآلية تستخدم مصدراً طبيعيا للتأرجح. و بالرغم من أن غاليليو غاليلي أحيانا يمنح الفضل باختراع النواس و دراسة حركته , إلا أن ساعة غاليليو لم تخترع حتى مماته و ذلك عن طريق هايجنز.

ساعة هايجنز كانت تمتاز بالدقة حيث لم تكن تخطئ أكثر من دقيقية واحدة كل يوم, و استمر بالعمل على تحسينها حتى أصبحت لا تخطئ أكثر من 10 ثوانٍ كل يوم.



ساعة هايجنز;

حوالي العام 1675, ربط هايجنز عجلة التوازن و الزنبرك, مخترعاً تركيباً يستخدم حتى اليوم في بعض ساعات المعصم.

في عام 1721 جورج غراهام طور الساعة ذي الرقاص إلى دقة ثانية واحدة كل يوم, و ذلك بفضل تعديلات على طول و نوعية النواس لتفادي التغيرات الحرارية. جون هاريسون, نجار تعلم صناعة الساعات لوحده, حسن ساعة غراهام و ذلك بتقليص الاحتكاكات. و في عام 1761 بنى هاريسون ميقات للسفن فاز بالجائزة الملكية البريطانية و استخدم في السفن المسافرة نحو الهند و يحافظ على دقة خمس الثانية كل يوم, و ذلك ما كان بإمكان الساعة ذي الرقاص القيام به على الأرض, و أفضل من 10 مرات من المطلوب منه.

في القرن الذي تلى ذلك عام 1889, وصلت التحسينات إلى جزء من المئة من الثانية كل يوم في ساعة بدون رقاص تقريباً, و استخدمت كساعة معتمدة في المراصد الفلكية. و في عام 1898 تم التوصل بالفعل إلى ساعة دون رقاص بشكل كامل عن طريق العالم رود الذي استخدم العديد من التحسينات التي سبقت اختراعه. و واحدة من أكثر الساعات شهرةً (ساعة شروت) مت عرضها عام 1921. و بسرعة كبيرة أصبحت الساعة المعتمدة في المراصد الفلكية. هذه الساعة استخدمت نواسين, أحدهم(العبد) مرتبط بالآخر (السيد) النواس العبد يقوم بإعطاء النواس السيد دفعات خفيفة ليحافظ على حركته, و يحافظ على حركة أذرع الساعة. و هذا ساعد النواس السيد على البقاء حراً من المهام الميكانيكية التي كانت تسيء إلى دقته.                                                                             ساعات الكوارتز

تم استبدال ساعة شروت كساعة معتمدة بساعة الكوارتز عام 1930, و ذلك بسبب التحسن الكبير الذي قدمته هذه الساعات على ساعات النواس و عجلة التوازن.

إن عمل ساعات الكوارتز قائمة على خاصية كهربائية_ضغطية (piezoelectric)  تتمتع بها كريستالات الكوارتز. غذا طبقت حقلاً كهربائياً على الكريستالة فإنها تغير شكلها, و إذا ضغطتها أو مددتها فإنها تولد حقلاً كهربائياً. فعندما توضع ضمن دارة الكترنية معينة, فإن هذه العلاقة بين الضغط الميكانيكي و الحقل الكهربائي تسبب اهتزاز الكريستالة و توليد إشارة كهربائية ذات تردد ثابت, و التي من الممكن استخدامها لعرض الزمن الكترونياً.
ساعات الكوارتز;
كانوا أفضل لخلوهم من التروس و موازين الساعات لنقل التردد الثابت. لكن رغم ذلك فهي تعتمد على الاهتزاز الميكانيكي و الذي يعتمد تردده و بشكل كبير على حجم و وزن الكريستالة. و لا يمكن لكريستالتين أن يكون لهما نفس الوزن و الحجم بشكل دقيق, و تولدان نفس التردد تماماً.

لكن هذه الساعات استمرت بملئ الأسواق و ذلك بسبب أدائها الجيد نسبياً و عدم ارتفاع أسعارها, و لكن في دقة الحفاظ على الوقت, تم استبدال ساعات كوارتز بالساعات الذرية الدقيقة جداً.