Время

Муниципальное Общеобразовательное  Учреждение

 средняя общеобразовательная школа №3

г. Красный Кут Саратовская область

Исследовательский проект

на тему:

«Время»

                                                                        Выполнили: учащиеся 9 «Г» класса

                                                                                            Меликян Алвард

                                                                                            Шушунова Алёна

                                                            Руководитель: учитель физики

                                                                              Рябец Т.П.

2009 год

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение………………………………………………………………………...стр.4

2. Что такое время?...........................................................................................стр.5-11

2.1.Единицы измерения времени.

2.2.Современные теории по перемещению во времени.  

2.3.Что такое «кротовый ход»?

2.4.Науки о времени.

2.5.Хронология и эволюция различных типов часов.

2.6.Современные эталоны времени.

3. Практическая часть………………………………………………………стр.12-13

3.1.Анкетирование учащихся и педагогов  МОУ сош №3 г. Красный Кут.

3.2. Результаты анкетирования

4. Заключение……………………………………………………………………стр.14

5. Приложение………………………………………………………………..стр.15-17

6. Список литературы…………………………………………………………..стр.18

Проблема:

«Среди неизвестного в окружающей нас природе самым неизвестным является время, ибо никто не знает, что такое время и как им управлять»

Аристотель

Цель проекта:

Знакомство с различными представлениями о времени

(древними и современными, научными и обыденными, философскими и религиозными).

Задачи проекта:

1. Сравнить разные теории возникновения  понятия  «времени».
2. Проследить эволюцию приборов для измерения времени
3. Изучить особенности восприятия времени человеком на примере восприятия времени учащимися нашей школы разных классов.

1. Введение

Проснувшись утром, мы сразу же задаем себе вопрос: «Который час?» - и смотрим на часы, чтобы решить, то ли еще поспать, то ли вставать. И в течение всего дня постоянно помним о времени. Взглянув на часы, мы понимаем, что пора, скажем, уходить или обедать, встречаться с другом или включать любимую телепередачу. В самом деле, буквально вся наша жизнь организована по часам, и трудно вообразить, как можно было прожить день, не следя за временем. Оно помогает составить распорядок дня. По часам мы определяем, чем должны заняться или какое событие скоро наступит.

До изобретения всевозможных часов люди не прилагали особых усилий, чтобы следить за временем. Врожденное чувство жизненного ритма помогало им жить в соответствии с тем, что происходило в природе вокруг них: например, с восходом и заходом солнца, со сменой времен года. И сейчас у всех людей есть такие «внутренние» часы! Ученые выяснили, что наша привычка к пробуждению и ко сну в определенное время вытекает из некоего природного биологического ритма, связанного со сменой светлого и темного времени суток.

По нынешней теории, человечество как бы плывет по течению извилистой реки и наблюдает вокруг только настоящее. Однако некоторые ученые утверждают, что прошлое и будущее, скрытое за поворотами, не исчезает, а продолжает существовать. [3]

Что же такое время?

2. Что такое время?

Правильный ответ на вопрос о сущности времени был найден еще древнегреческими философами-материалистами. Вот как изложил сущность их взглядов на природу времени в своей поэме «О природе вещей» римский поэт Лукреций Кар, живший в I в. до н. э.

«Так же и времени нет самого по себе, но предметы

Сами ведут к ощущению того, что в веках совершилось,

Что происходит теперь и что воспоследует позже.

И неизбежно признать, что никем ощущаться не может

Время само по себе, вне движения тел и покоя». [5]

Ньютон в своих трудах сделал попытку внести в науку понятие абсолютного времени. Он писал: «Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью». [5]

  Сегодня физики считают, что ближе к пониманию природы времени были древнегреческие философы-математики, чем Ньютон. Абсолютное время может существовать только лишь в воображении людей, при любых измерениях времени по необходимости приходится обращаться к совокупности физических явлений, последовательно сменяющих друг друга.

Время как физическая величина обладает рядом особенностей, в силу которых методы его измерения отличаются от методов измерения других величин. Любой промежуток времени можно измерить лишь один раз, только тогда, когда он протекает. Повторить измерения, как это делают, например, при измерении длины, нельзя, так как вернуться в прошлое невозможно.

2.1. Единицы измерения времени

  Сутки – естественная единица времени. В единицах измерения времени не было такого разнообразия, как в единицах длины. Уже в глубокой древности периодическая смена дня и ночи служила мерой измерения времени у всех народов. «День и ночь – сутки прочь», - говорится в пословице.

  День от восхода до захода солнца разные народы делили по-разному. Персы делили день на пять частей, древние египтяне на 12 равных промежутков. Мы сейчас пользуемся системой счета времени, которая была создана еще в древнем Вавилоне. Там делили сутки на 24 часа, час – на 60 минут.

  Видимое движение Солнца и звезд вокруг Земли, как известно, происходит вследствие вращения Земли вокруг своей оси. Следовательно, при выборе суток в качестве единицы измерения времени длительность одного такого оборота и принята за единицу измерения времени.

  Естественная единица измерения времени – сутки часто оказывается слишком большой для практических целей, поэтому в качестве основной единицы измерения времени выбрана секунда – 1/86400 часть суток. [2]

2.2. Современные теории по перемещению во времени

  В 1905 году Альберт Эйнштейн выдвинул гипотезу, согласно которой в пределах Вселенной время не одинаково. Для чего-то или кого-то, движущегося быстрее, время замедляется, по меньшей мере, с точки зрения постороннего наблюдателя.

  А вот путешествие в прошлое, по всей вероятности, невозможно. Будущее, согласно взглядам Эйнштейна, в определенной мере достижимо.

  Наши ученые предлагают более надежные и реалистичные идеи по созданию способа перемещения во времени.

  Сенсационной заявление сделал  наш современник - астрофизик С.В. Красников на одной из научных конференций в Лондоне. Оказывается, еще со времени зарождения вселенной в результате «Большого взрыва» в космосе возникли  естественные тоннели – как бы «ходы кротов», с помощью которых можно путешествовать во времени. Могут они возникать там, где пространство сильно изогнуто. Например, где существуют «черные дыры». Через эти-то пространственно-временные коридоры и можно за минуты слетать в прошлое или будущее. Своими расчетами Красников доказывает: «ходы» могут быть настолько большими, что позволят космическим кораблям почти мгновенно перемещаться сквозь пространство и время. Выводы ученого основаны на квантовой теории и общей теории относительности Эйнштейна. [4]

3. Что такое «кротовый ход»?

  На листе бумаге сверху отметьте точкой положение Земли. В нижней части листа поставьте другую отметку. Пусть это будет некое место в космосе на расстоянии нескольких световых лет. А теперь скатайте бумажный лист так, чтобы обе точки соприкоснулись. Путь стал намного короче. Завершите эксперимент, проделав в бумажном листе два отверстия. Это и есть тот самый «ход».

  Дело теперь за «малым», - остается найти эти туннели, которые писатели-фантасты называют «звездными вратами». Или – построить. Так же как туннель сквозь горный хребет, который короче объездной дороги. Только в данном случае придется прибегнуть к ускорителям элементарных частиц, создав «воронку» в пространстве. И увеличивать ее до приемлемых размеров, используя энергетические поля, схожие с теми, которые заставили космос мгновенно расшириться сразу после «Большого взрыва».

  Затем необходимо укрепить стенки туннеля «экзотической материей», как ее называют ученые. Это квантовое электромагнитное поле с отрицательной энергией. Такую «материю» уже удавалось получить в лабораторных условиях. Правда, пока «слабенькую». Но через год-два ученые надеются получить более стабильные результаты. «Экзоматерия», выдерживающая давление в миллиарды миллиардов атмосфер, будет препятствовать стремлению туннеля сжаться в точку и стать «черной дырой» только с одним входом – без выхода.

  Чтобы приспособить туннель для путешествий в пространстве, надо будет один вход расположить у земли, а второй отбуксировать к нужной звезде с помощью специального межзвездного корабля. Тогда, согласно теории Эйнштейна, возникнет парадокс: если для космонавтов на корабле путешествие займет, например, год, то на Земле за это время пройдет 10 000 лет. Вот тут-то и выручит «кротовина». Вместо того чтобы год тащиться обратно, корабль нырнет в отбуксированный им же туннель и вынырнет с его другого конца рядом с Землей. Для земного наблюдателя корабль вернется в обратную точку (к Земле) через мгновение после старта. «Кротовина» будет работать и как машина времени, и как самое скоростное средство для перемещения в пространстве.

  Начало научного мышления, извлекшего человека из животного состояния, связано с изменением времени, отмечал историк Г. Дильс. [4]

4. Науки о времени

  Астрономия была первой наукой о времени. Вместе с астрономией развивалась гномоника – наука о часах. (Гномон – указатель перемещения тени Солнца, по длине и направлению которой измерялось время.)

  Немыми памятниками, свидетельствующими о наличии практического интереса к астрономическим знаниям у людей позднего каменного и начала бронзового века (XX в. до н. э.), являются мегалитические или крупнокаменные  постройки, ориентированные по Солнцу и Луне.

  Среди них наибольшей известностью пользуются мегалитическое сооружение, расположенное на равнине в 13 км от г. Солсбери (Англия). Оно известно под названием Стоунхендж и сегодня продолжает будоражить мысль ученых, как одно из удивительных достижений техники и науки в эпоху первобытнообщинного строя.

  Создание его совпало по времени с расцветом минойской цивилизации. Никакое другое мегалитическое сооружение Европы не насчитывает столько шлифованных камней. Если смотреть на Стоунхендж с земли, нельзя заметить никакого порядка. Он внушителен только тогда, когда его обозревать в плане сверху.

  В центре сооружения имеется огромный круг диаметром 38 м, состоящий из 30 голубых камней-монолитов высотой 5 м, между которыми можно видеть горизонт и с удивительной точностью вести календарный счет дням.

  Другой круг, расположенный концентрически с первым, состоял из 56 лунок. Лунка служила для отсчета лет (по лунке на каждый год). Число 56 – это наименьшее число лет, за которое Луна завершает цикл своего движения по небосводу. [2]

5. Хронология и эволюция различных типов часов

  За много тысячелетий до изобретения современных часов люди пытались измерять время. Для этого использовали свечи, масляные ламп, фитили.

В древнем Китае существовали “часы”, которые были сделаны из пропитанных маслом верёвок, на которых были завязаны узлы. Шнурок горел, когда пламя достигало узла, проходил определённый промежуток времени.

  Позднее стали использовать солнечные часы. Посреди ровной площадки вбивали колышек. В солнечный день колышек отбрасывал тень на площадку, расчерченную как циферблат современных часов. В течение дня тень двигалась, и по её положению люди определяли время дня.

  В домах патрициев Древнего Рима за показаниями солнечных часов следил специальный прислужник, который оповещал о наступлении очередного часа. Существует их портативный вариант: солнечные часы – посох. Из гнезда в трости путник достаёт стержень, вставляет его в отверстие у рукоятки и определяет время по делениям, которые опускаются к основанию.

Известны солнечные часы – перстень: на миниатюрной площадке с делениями, защищённой откидывающейся крышкой – крохотный стерженёк, здесь же компас.

  В девяностом году до н.э. римский император Август повелел в честь победы над Египтом привезти оттуда гранитный обелиск массой 230 тонн и установить его в Риме. Обелиск высотой около 22 метров стал основой для гигантских солнечных часов с размерами циферблата 170 на 80 метров. Тень обелиска падала на 12 секторов со знаками зодиака, указывая время суток, дату и сезон года. Однако место, на котором были установлены часы, ежегодно заливалось Тибром.

  Уже через несколько десятилетий обелиск покосился, и надписи на плитах циферблата стали неясными. Через некоторое время обелиск упал, и память о самых больших часах осталась только в древних рукописях. В 1748 году обелиск нашли и, не подозревая, что это главная деталь часов, поставили его в 200 метрах от прежнего места. Местонахождение часов оставалось загадкой. Профессор Бухнер, опираясь на литературные данные и астрономические расчёты, после 6 лет поисков нашёл, наконец, на глубине 8 метров, в отложениях нанесённых за прошедшие века Тибром, под фундаментом одного из домов плиты, с изображением зодиакального знака Девы. Исходя из этого, уже сравнительно нетрудно было рассчитать и положение других секторов циферблата. Однако восстановить самые большие часы мира не представляется возможным – для этого пришлось бы снести целый квартал Рима. [1]

  Были даже часы, которые условно можно назвать карманными; их нашли при раскопках древнего города.   Эти солнечные часики, сделанные из посеребренной меди, имели форму окорока, на котором прочерчены линии.   Шпилем - стрелкой часов - служил свиной хвостик.   Часы были небольшие.    Их вполне можно было бы поместить в кармане. Но карманов жители древнего города еще не придумали.    Вот и носили такие часы на шнурке, цепочке или прикрепляли к тросточкам из дорогого дерева.

  Солнечные часы имели один существенный недостаток: они могли «ходить» только на улице, да и то на освещенной солнцем стороне. Это, конечно, было крайне неудобно.   Видимо, поэтому изобрели водяные часы.

Из одного сосуда в другой равномерно по каплям переливалась вода. Поплавок со стрелкой поднимался. Такие часы показывали время и днём и ночью – не забывай только воды подливать. Водяные часы – «клепсидры» - были известны уже египтянам и некоторым культурным народам Дальнего Востока. Их наименование происходит от сочетания двух греческих слов «klepto» – брать    и «udor» - вода.    В Китае, например, ими пользовались 4,5 тысячи лет назад.  Кстати, первый будильник на земле тоже был водяным - и будильником, и школьным звонком  одновременно.  Его изобретателем считают древнегреческого философа Платона, жившего за 400 лет до нашей эры.  Этот прибор, придуманный Платоном для созыва своих учеников на занятия, состоял из двух сосудов.    В верхний наливалась вода, откуда она понемногу вытекала в нижний, вытесняя оттуда воздух. Воздух по трубке устремлялся к флейте, и она начинала звучать. Причем будильник регулировался в зависимости от времени года. Клепсидры были очень распространены в древнем мире.
 В средние века – появились песочные часы, прикреплённые к дощечке с циферблатом, напоминающий современный. Каждый час служитель переворачивал опустевший стеклянный сосуд и в ручную переводил стрелку на циферблате. При помощи этих часов можно было измерять лишь небольшие промежутки времени, обычно не более получаса. Тогда же появляется прибор – предшественник карманных и ручных часов – переносные песочные. Их носили, прикрепив ремнями к ноге ниже колена.

  Особенно большое значение имели песочные часы на кораблях: в пасмурную погоду, когда по небесным светилам нельзя было определить время, его узнавали по песочным часам.

  Близ дворца Карла V, короля Испании, в отдельной часовне круглосуточно горела свеча с 24 нанесенными на нее делениями. Сгорая, свеча уменьшалась на одно деление в час, о чем слуги докладывали королю.

  В конце IV века появляются первые механические часы, и начинается постоянное состязание в техническом совершенстве сложности прибора: куранты, отбивающие часы, получасы и четверти; системы, воспроизводящие мелодии; механические фигурки, появляющиеся в определенное время у циферблата и разыгрывающие пантомимы.

  Появляются миниатюрные часы с деталями в одну десятую грамма и часы-гиганты, у которых вес одной гири достигает 800 килограммов. Вершиной искусства часовых дел мастеров остаются и сегодня не превзойденные по сложности механизмы, такие как часы в Безансоне (Франция) с 75 одновременно действующими циферблатами.

  19 век - 1809 г. –Парижский ювелир Нитон, изготавливая подарок к свадьбе пасынка Наполеона Евгения Богарне и Августы Люксембургской, вмонтировал в усыпанный драгоценными камнями браслет миниатюрный часовой механизм. Он и не подозревал, что становится создателем наручных часов. Кстати, в то время его идею не оценили по достоинству: в почете была «луковица» - карманные часы с цепочкой, оснащенные боем, а иногда и репетинией (повторным сигналом времени, который давали нажатием кнопки).

  20 век - 1904 г. – мастера Европы изготовили партию наручных часов для продажи в США. Но всю ее, как не нашедшую сбыта, пришлось вернуть в Старый Свет. А всего через несколько лет новинка получила признание у авиаторов. И наручные часы начали свое победное шествие, сегодня они выпускаются миллионами экземпляров ежегодно.

- 1926 г. – первые наручные часы с автоподзаводом выпущены в г. Гренхене.

- 1952 г. – появление первых электрических часов одновременно в США, Франции и Швейцарии.

-1967 г. – в центре электронных часов в г. Невшатель разработаны первые кварцевые наручные часы. В производство запущены в 1970 г.

- 1972 г. – появление кварцевых часов на жидких кристаллах (электронных).

1988 г. – первые кварцевые автоматические часы без батарейки, заряжающиеся от движения руки. [2]

6. Современные эталоны времени

  Первым эталоном, с которым сравнивали показания часов службы времени, был период вращения Земли вокруг своей оси относительно звезд, т. е. звездные сутки. Астрономические наблюдения были важнейшей задачей службы времени: от частоты и точности этих наблюдений фактически зависела равномерность шкалы времени. Хранение времени между астрономическими наблюдениями, осуществлявшимися с помощью различных типов астрономических часов, приводило к тому, что шкала времени сильно искажалась.

  Коренной перелом в вопросах хранения времени произошел с изобретением атомных и молекулярных стандартов частоты, с помощью которых физикам удалось создать независимые от вращения Земли эталоны времени исключительно высокой стабильности.

  Результаты сравнения шкал атомного времени некоторых обсерваторий показывают, что на интервале в несколько лет продолжительность секунды атомного времени у различных обсерваторий изменяется на величину около

10-10 с.

  Атомное время хранится и поддерживается в результате непрерывной работы атомных часов, основа которых атомный (квантовый) эталон частоты. Наилучшим способом построения атомных часов является управление ходом непрерывно работающих кварцевых часов с помощью атомного стандарта частоты. Поэтому молекулярные и атомные часы используются в комбинациях с кварцевыми часами.

  XII Международная конференция мер и весов (Париж, 1964 г.) рекомендовала признать за величину атомной секунды продолжительность 9 192 770 колебаний излучения, соответствующего резонансной частоте энергетического перехода между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния цезия-133, не возмущенного внешними полями. В дальнейшем XIII Генеральная конференция по мерам и весам (Париж, 1967 г.) утвердила это новое определение единицы времени.

  В основу атомной секунды были положены результаты экспериментов, выполненные в Национальной физической лаборатории (Англия) над цезиевыми часами.

  Теперь шкала точного времени используется не только для научно-технических целей, ни и в промышленности и в народном хозяйстве. В связи с этим стало возможным точное сравнение всех вторичных мер времени и частоты с государственным эталоном, сопоставлять результаты выполненных измерений с единой шкалой времени.

  Хотя шкалы атомного и астрономического времени являются независимыми, тем не менее, взаимосвязь между ними необходимо поддержать с высокой степенью точности как относительно единицы времени, так и эпохи 1900 г. Астрономические и атомные шкалы времени существуют параллельно и дополняют друг друга. В том случае, когда накопится расхождение между шкалой атомного времени, в которой транслируются сигналы точного времени системы всемирного координирования времени, и шкалой всемирного астрономического времени, эта секунда атомного времени будет введена скачком – добавлением и вычитанием целой секунды.

  В России шкалу атомного времени контролируют с помощью государственного эталона времени и частоты, который основан на группе кварцевых часов, подстраиваемых по стабильной частоте водородного мазера и молекулярных кварцевых генераторов. Ведущие лаборатории служб времени других стран, имеющих атомные часы, формируют свои шкалы атомного времени, например в Англии, на применении цезиевых часов.

  Сигналы точного времени передаются службой времени, имеющей в своем распоряжении группу первоклассных кварцевых часов и атомные эталоны.

Когда суточный ход контролируется по атомному эталону, то точность порядка 10-23 с. [3]

2. Практическая часть

3.1. Анкетирование учащихся  и педагогов МОУ-сош №3

г. Красный Кут

Тема анкетирования: Восприятие времени.                         

Мы провели анкетирование и сделали исследование по биологическому течению времени в организме человека.

Методика эксперимента.

1. Практическое задание для 10-11 классов: сравнить

2. Практическое задание для 3 классов:

3. В эксперименте участвовали по одному ученику из 3 и 11 класса, учитель начальных классов Ишмуратова Е.В.

Участникам эксперимента было дано задание мысленно отмерить отрезок времени в 3 минуты: читая текст, закрыть книгу по истечении 3 минут.

3.2. Результаты анкетирования

1. Результаты анкетирования учащихся 10-11 классов.

(Приложение 1-2)

    Опрошено -33 учащихся

2. Результаты анкетирования учащихся 3 классов. (Приложение 3)

Опрошено – 30 учащихся

3. Результаты эксперимента. (Приложение 4)

По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Ощущение времени у людей разное, причем, чем старше человек, тем время для него «бежит» быстрее.
2. В стрессовых ситуациях «внутренние часы» работают в замедленном режиме.
3. «Внутренние часы»  практически бездействуют, когда люди развлекаются, то есть получают удовольствие.

4. Заключение

И снова мы задаем себе вопрос: «Что такое ВРЕМЯ?». Единого понятия времени не существует. Разные ученые дают разные определения времени. Некоторые присваивают времени физические свойства, некоторые связывают время с различными явлениями, но всё равно на данный момент мы практически ничего уверенно сказать не можем о времени. Эта тема физики изучена далеко не до конца, и может быть, где-то через столетия, человек будет знать о времени всё.

После изучения различной литературы и проведения нами практической части работы можно уверенно сказать только одно, что время и человек связаны.

Наша жизнь течет по часам. Время и часы определяют нашу жизнь. Время не отдыхает, не стоит на месте, не ждет никого. Есть такое выражение «время - деньги». Этим словам уже более двухсот лет. Но так ли они справедливы? Время – дороже денег. Потерянный рубль можно заработать снова, а вот упущенная минута исчезнет навсегда. Потому так легко потерять время, а найти трудно.

Русский народ всегда умел ценить время.[6] Об этом говорят созданные им пословицы и поговорки.

1. Время дороже золота .
2. Время – не деньги, потеряешь – не найдешь.
3. Порядок бережет время.
4. Упустишь минуту – потеряешь час.
5. Минута час бережет.
6. Делу время – потехе час.

И мы хотим призвать наших ровесников к тому, что время нужно беречь. С этой целью мы создали буклет «Берегите время!». Надеемся, что наши советы помогут многим.

5. Приложения.

Приложение 1.

«Где быстрее течет время?»

Приложение 2.

«Когда быстрее протекало время?»

Приложение 3.

«Когда быстрее протекало время?»

Приложение 4.

«Восприятие времени»

Приложение 5. Буклет «Берегите время!»

Стр.1

Стр.2

6. Список литературы

1. В.Н. Пипуныров. История часов. М.: «Наука»-1982г.
2. П Беннет. Энциклопедия «Я знаю всё». Время. – М.: ООО «Издательство Астрель», 2002г.
3. С. Хокинг «Краткая история времени», 2004г.

Интернет – ресурсы:

4. http://wikipedia.ru - свободная энциклопедия
5. http://justlife.narod.ru –философия
6. http://orgt/narod.ru - Леви Владимир «Сюита о проглоченном времени»