La Misura del Tempo (Collage) - Fast&Curiuss
Summary
TLDRThe video script discusses the intriguing topic of time measurement and the history behind its evolution. It delves into the reasons behind silo explosions, the mechanics of sand in hourglasses, and the shift from the Parisian meridian to the one in Grenit. The narrative then explores the French Revolution's attempt to decimalize time, the challenges of navigation and clockmaking, and the eventual precision of atomic clocks that confirmed Einstein's theory of relativity. The script is a rich tapestry of scientific facts and historical anecdotes, highlighting the complexity and progress in our understanding of time.
Takeaways
- 💥 Silos can explode without any chemical reaction or gas leak, due to a mechanically caused structural failure.
- ⏳ The reason behind using sand in hourglasses is its granular nature, which allows for a constant flow rate, unlike water.
- 🏗️ The arches formed by granular materials like sand can lead to unpredictable loads on silos, potentially causing structural collapse.
- 📏 The concept of granular materials and their collective properties, such as friction, are crucial in understanding the behavior of sand in hourglasses and silos.
- 🌊 The flow of sand in an hourglass is constant because of the arching effect, which distributes the weight unevenly.
- 🕒 The measurement of time has been influenced by various factors, including the development of more precise clocks and the need for accurate navigation.
- 🌐 The shift from the Paris meridian to the Greenwich meridian as the prime meridian was influenced by the development of precise lunar tables at the observatory in Grenit.
- 📅 The French Revolution attempted to decimalize time, creating a system of 10-hour days, but this was not widely adopted due to practical and navigational challenges.
- 🕰️ The development of atomic clocks revolutionized timekeeping by providing extreme precision, which confirmed Einstein's theory of relativity.
- 🥇 The second was redefined in 1967 based on the cesium-133 atom's radiation periods, marking a shift from astronomical observations to a standard based on physical properties.
- 🌟 The concept of time measurement has evolved significantly, from sand in hourglasses to the precise oscillations of atomic particles in atomic clocks.
Q & A
Why do silos sometimes explode without any chemical or gas leak?
-Silos can explode due to mechanically induced pressure, not necessarily requiring a chemical reaction or gas leak. The weight of the material inside can create forces that may lead to structural failure if not properly managed.
What is the significance of sand in an hourglass?
-Sand is used in hourglasses because its granular nature allows it to flow at a constant rate, unlike liquids which can vary in flow speed. This constant flow helps in keeping time accurately.
How does the granular nature of sand affect its flow?
-The granular nature of sand creates arch-like structures due to friction between particles, which can redistribute weight and pressure unevenly. This can lead to unpredictable forces that, in the case of silos, may cause structural failure.
Why was the Paris meridian replaced by the Greenwich meridian as the prime meridian?
-The Paris meridian was replaced because of the development of more precise methods for determining longitude, such as the lunar distance method, which was based on observations made at Greenwich.
What is the connection between the hourglass and the measurement of time?
-The hourglass measures the passage of time by the flow of sand or water from one chamber to another. It provides a visual representation of time elapsed and can be used to measure fractions of the total time it can contain.
What was the purpose of the decimal time system introduced during the French Revolution?
-The decimal time system was an attempt to simplify the measurement of time by dividing the day into 10 hours, each with 100 minutes, and each minute with 100 seconds. This was part of a broader effort to reform units of measurement during the French Revolution.
Why did the decimal time system not gain widespread acceptance?
-The decimal time system faced resistance due to the inertia of change, the cost of redesigning and manufacturing clocks, and the complexity it introduced to navigation and timekeeping, which relied on the 60-based system.
What is the relationship between the flow of sand in an hourglass and the arches formed by granular materials?
-The flow of sand in an hourglass is constant because the arches formed by the granular material can redistribute the weight and forces in a way that maintains a steady flow, unlike the variable flow of liquids.
How did the precision of timekeeping evolve from the use of pendulums to atomic clocks?
-Initially, time was measured based on the regular oscillation of pendulums. However, as technology advanced, atomic clocks were developed, which use the precise vibrations of atoms, specifically cesium-133, to measure time with extreme accuracy.
What is the significance of the 1967 redefinition of the second based on cesium-133?
-The 1967 redefinition of the second marked a shift from measuring time based on the Earth's rotation to a constant property of matter. The second was defined as the duration of 9,192,631,770 periods of the radiation corresponding to the transition between two hyperfine levels of the ground state of the cesium-133 atom, which大幅提升了时间测量的精度.
Outlines
💥 The Mystery of Silo Explosions and the Role of Sand in Hourglasses
This paragraph discusses the surprising cause of silo explosions, which are not due to chemical reactions but rather mechanical failure. It introduces the concept of sand in hourglasses as a metaphor for time, explaining why sand is used instead of water. The key point is that sand's granular nature forms arches that distribute weight unpredictably, leading to uneven pressure and potential structural failure in silos.
🌐 The Shift from Paris to Greenwich as the Prime Meridian
This section delves into the historical shift of the prime meridian from Paris to Greenwich. It explains the importance of accurate longitude measurement for navigation and how the establishment of the observatory in Paris by Colbert led to the creation of the Paris meridian. The narrative then describes how the development of precise chronometers and the lunar method for determining longitude eventually led to the adoption of the Greenwich Meridian as the global standard.
⏳ The Failed Decimal Time Revolution of the French Revolution
This paragraph recounts the French Revolution's attempt to decimalize time, changing the day to 10 hours, each consisting of 100 minutes, with each minute having 100 seconds. Despite the initial success in changing the calendar, the decimal time system failed to take hold due to inertia and practical issues, particularly in navigation and among clockmakers, leading to its eventual abandonment.
📏 The Evolution of the Metric System and the Definition of the Meter
This section explores the history of defining the meter during the French Revolution, considering various proposals such as using the length of a pendulum that beats a second or measuring a meridian arc. The narrative highlights the challenges of these methods, including the imperfections of Earth's shape and the variability of pendulum oscillation. It concludes with the adoption of the meridian-based definition of the meter.
🕰️ The Quest for an Accurate Definition of a Second
This paragraph details the journey to define a second accurately, starting from the Earth's rotation and the adoption of a tropical year as a reference. It discusses the limitations of these methods due to the Earth's variable rotation speed and the eventual shift to defining the second based on the properties of cesium-133, using its radiation periods. The narrative concludes with the 1967 redefinition of the second and its implications for the metric system.
🌠 The Precision of Atomic Clocks and Confirmation of Einstein's Theory of Relativity
This section explains the functioning of atomic clocks and their role in confirming Einstein's theory of relativity. It describes how atomic clocks use the quantum transitions of electrons in cesium atoms to measure time with extreme precision. The narrative also touches on the development of atomic clocks and their impact on GPS and internet technology, highlighting the continuous advancements in this field.
🎧 Podcast Series on Time and Support for the Channel
This final paragraph promotes a podcast series dedicated to the concept of time, starting with the origin of time. It encourages viewers to subscribe to the podcast on various platforms and mentions other related content such as a series on scientific missions and behind-the-scenes videos. The paragraph concludes with a call to action for viewers to support the channel and share it with others.
Mindmap
Keywords
💡Silos explosion
💡Hourglasses
💡Granular materials
💡Arches
💡Friction
💡Meridian
💡Longitude
💡Time measurement
💡Cesium-133
💡Relativity
💡Atomic clock
Highlights
Silos can explode due to a mechanically induced stress, not necessarily requiring an explosive or gas leak.
The reason behind silos collapsing is related to the granular nature of the stored material, such as sand or grain, and the formation of arches within the material that can lead to unpredictable stress distribution.
The flow of sand in an hourglass is constant because of the granular properties that allow sand to flow in a consistent manner, unlike water which is affected by pressure differences.
The concept of granular materials and the formation of arches within them is crucial in understanding the behavior of silos and their potential to explode.
The history of measuring time is complex, with the introduction of decimal time during the French Revolution being a notable attempt to change the traditional 24-hour day.
The adoption of the decimal system for time measurement faced challenges, including the cost of changing existing clocks and the disruption to navigation systems that relied on precise timekeeping.
The definition of a second has evolved over time, initially based on the Earth's rotation, which was later refined to be more precise and less dependent on variable factors like tidal effects.
The 1967 redefinition of the second was based on the radiation period of the cesium-133 atom, marking a shift from astronomical observations to a more stable and precise standard.
The development of atomic clocks has allowed for unprecedented precision in timekeeping, which has practical applications in GPS and internet services.
Atomic clocks use the quantum properties of elements like cesium to measure time with extreme accuracy, providing a stable frequency reference for timekeeping.
The hyperfine levels of cesium-133 atoms are used in atomic clocks to achieve precise oscillation periods, which define the current standard of a second.
The theory of relativity by Einstein, which relates time to the presence of mass and energy, has been confirmed through the precision of atomic clocks.
The speed at which time passes can be affected by gravity, as evidenced by the slight time dilation experienced by atomic clocks at different altitudes.
The history of time measurement reflects a continuous evolution, with the meter initially defined by a meridional arc and later redefined based on the speed of light.
The shift from the Paris meridian to the Greenwich meridian as the prime meridian was influenced by the development of precise lunar tables and the method of determining longitude.
The pursuit of accurate timekeeping has been a driving force in the advancement of scientific knowledge and technological innovation.
The series 'Fast and Curious' explores various scientific concepts and historical facts related to the measurement of time, offering insights into the complexities of timekeeping.
Transcripts
ogni anno nel mondo dei silos esplodono
Sì sì esplodono proprio e non è che c'è
dell'esplosivo Non è una questione
chimica non si innesca nessuna
combustione si sfasciano per una
questione banalmente meccanica Com'è
possibile che dei silos esplodano così
senza che vi sia una bomba una fuga di
gas o qualsiasi cosa che innesca una
esplosione E poi perché i silos ma
soprattutto cosa diavolo c'entra tutto
ciò con il titolo di questo video in cui
si dovrebbe spiegare perché nelle
clessidre c'è la sabbia ovviamente
c'entra e non è un collegamento Ardito
un riferimento tirato per i capelli la
ragione per la quale nel clessidre c'è
la sabbia è esattamente la stessa per la
quale i silos esplodono vediamo che è
sta
roba le clessidre hanno un piccolo buco
da cui passa la sabbia la quale deve
essere evidentemente fatta di Granelli
che hanno delle dimensioni ben più
piccole di quelle del buco altrimenti si
incastrano e non è bella una clessidra
dove si incastrano i Granelli Certo
potremmo usare l'espressione il tempo si
è fermato
ma il tempo non si ferma è la sabbia che
si è incastrata insomma la prima domanda
che viene in mente è perché non metterci
del fluido no che siamo sicuri che non
si incastra che so Ad esempio dell'acqua
la ragione È semplice la clessidra non
misura solo il tempo di una clessidra ma
è utile anche per vedere delle frazioni
di clessidra ossia quando si è riempita
la parte sotto per metà ci immaginiamo
che sia passata alla metà del tempo se
ho una clessidra che dura che so 30
secondi quando vedo metà del contenuto
che ha finito nel vaso di sotto so che
ne sono passati 15 ma questo con l'acqua
non funziona ma qui scoppiano i silos e
ti perdi dietro all'Acqua dell' clid e
che Calma calma Oh ehi ehi e che vivi
vicino a un silos eh
spostati dicevo se voi riempite una
bottiglia di acqua e poi la capovolgete
vi accorgerete che l'acqua non defluisce
sempre alla stessa velocità all'inizio è
più rapida perché l'acqua che c'è sopra
spinge alla fine è più lenta perché c'è
meno acqua che spinge con la sabbia il
flusso invece è sempre costante Ecco
perché nelle clessidre ci mettono la
sabbia e non l'acqua perché se metà
sabbia e scesa significa che metà del
tempo è passato è decisamente più
pratico come metodo Ma perché la sabbia
scende in modo costante e infatti ma non
è la stessa cosa La sabbia sopra Pesa di
più all'inizio meno alla fine sembra
essere la stessa cosa ma non è così la
sabbia fa una cosa molto particolare se
prendo i singoli Granelli sono solidi
quando però si trovano in grandi
quantità succede qualcosa di strano la
sabbia se proviamo a prenderla in mano e
a lasciarla andare Beh è come se colasse
non ha certo un comportamento solido di
sicuro non è liquido Possiamo
tranquillamente camminare sulla sabbia
sull'acqua un po' più complicato e
rimane complicato nonostante quello che
ogni tanto si sente dire in giro ci
accorgiamo Dunque che su scala
macroscopica non sono rilevanti i
dettagli del comportamento dei singoli
elementi Bensì le loro proprietà
collettive il nocciolo del discorso è
tutto qui in questo
comportamento Questi elementi si
chiamano granulari e se ci pensate ne è
pieno il pianeta pensate alle spiagge o
a deserti i vari Granelli hanno tante
proprietà in funzione Ie dell'attrito
che c'è fra loro a noi qui ne interessa
una in particolare mentre i fluidi si
comportano in modo omogeneo e la spinta
che esercitano sulle pareti del
recipiente che li contiene è distribuita
in modo facile da determinare nel caso
della sabbia no ossia per effetto
proprio dell'attrito può succedere che
all'interno della sabbia si generino dei
veri e propri Archi che resistono al
peso della sabbia che sta sopra e vanno
a finire di scaricare le forze in modo
poco prevedibile dovete immaginarvi che
nel gruppo di sabbia che vediamo una
parte si è in qualche modo collegata
proprio per effetto dell'attrito a
creare una sorta di Arco che
praticamente va scaricare lateralmente
il peso che arriva da sopra e quindi in
questo caso i carichi a differenza di
quello che succede nei fluidi finiscono
con l'essere molto diversi da punto a
punto e ad essere anche abbastanza
imprevedibili proprio perché non
sappiamo esattamente dove si vanno a
formare questi Archi ma sappiamo che
questo succede spesso pertanto alcune
parti del silos che contiene elementi
granulari come sabbia o granaglie vari
possono trovarsi a dover resistere a
pressioni inattese e in alcuni casi
possono arrivare al collasso è una
questione puramente di ingegneria Nel
senso che questi Archi che si formano e
si sobbarca il peso della sabbia
soprastante da qualche parte poi
scaricano Ecco non serve essere uno
strutturista anche se in questo caso
aiuta per capire che il peso se non va
direttamente sulla sabbia che sta
scendendo dalla fessura della clessidra
non è che sparisce andrà altrove e una
parte di quel peso proprio per come
scaricano gli archi va a generare delle
forze orizzontali che sulla la clessidra
ovviamente non creano nessun problema Ma
sui silos A volte sì nella nostra
clessidra la sabbia crea Quindi delle
strutture ad Arco che fanno sì che solo
una piccola porzione attorno alla
fessura sia messa in movimento in modo
che in un certo senso la sabbia non
senta la pressione di ciò che le sta
sopra e scorra Quindi praticamente
sempre a velocità costante o quasi
costante Ecco a differenza dell'acqua
che poi con l'acqua si forma il calcare
ci metti un anticalcare bisogna tenerle
bene le
clessidre grazie per aver seguito questo
primo capitolo di Fast and curious nel
prossimo capitolo si parlerà di grenit
del perché il meridiano di questa
piccola cittadina ha spodestato
addirittura quello di Parigi cosa c'era
a grenit di così importante e da quando
abbiamo cominciato a contare i fusi
orari partendo da questo
Meridiano A Parigi c'è un osservatorio
l'observatoire de Paris l'osservatorio
venne iniziato nel
1667 per volere di Colbert una sorta di
ministro delle finanze francese fu
incaricato il Perinaldo Domenico Cassini
celeberrimo astronomo Ligure di
occuparsi di far funzionare a dovere
quella struttura che doveva diventare un
gioiello nel mondo dell'astronomia per
l'osservatorio passava il cosiddetto
meridiano di Parigi che all'epoca era il
meridiano di riferimento in sostanza la
longitudine Zero da cui si derivavano le
longitudini degli altri luoghi e fu
proprio un problema di longitudine a
spodestare Col tempo quel meridiano e a
eleggere come meridiano di riferimento
quello che abbiamo ancora oggi la
longitudine zero del nostro pianeta è
Infatti posizionata sul Meridiano
passante per grenit vediamo rapidamente
ma con calma che cosa
[Musica]
successe il calcolo della longitudine è
stato storicamente uno dei maggiori
problemi per la navigazione per
conoscere la propria posizione sulla
direzione nord sud ossia la latitudine
basta osservare le stelle fare due
semplici calcoli In sostanza poiché da
tutti i punti di un parallelo si vede il
sole al
è esattamente il concetto del fuso
orario se viaggiamo da nord a sud
l'orario non cambia Ma se invece ci
muoviamo modificando la nostra
longitudine troviamo uno scarto di 1ora
ogni 15° di longitudine e infatti se
moltiplichiamo 15 per le 24 ore del
giorno otteniamo l'angolo giro di
360° in sostanza la Terra compie una
rotazione di 15° ogni ora poniamo di
partire dal porto di leavre alle 12:0
Zer e dopo circa un giorno di
navigazione vogliamo sapere di quanto ci
siamo spostati verso Ovest E mettiamo di
poter telefonare a una persona che sta
alle avre Ok allora misuriamo Che ore
sono nella posizione in cui ci troviamo
che è facile Basta osservare la
posizione del sole e fare due conti e
poniamo che siano le 15:00 sulla barca
telefoniamo a leavre e ci dicono che in
quel momento lì sono le 16 e 00
significa che abbiamo fatto potremmo
dire un'ora di longitudine Nel senso che
lo Scar temporale è di un'ora noi
sappiamo che un'ora corrisponde
l'abbiamo detto a 15° e quindi ci siamo
spostati di 15° di longitudine Spero sia
chiaro Qual era il problema nel 16 1 x e
anche 19 secolo nessuno poteva
telefonare al porto da cui era partito
per sapere che ore fossero perché non
c'era il telefono vabbè uno può dire
quando parti ti porti dietro un orologio
che segna l'ora del porto di partenza e
quando arrivi in Altomare che vuoi
sapere la tua longitudine guardi
quell'ora lì guardi lo scarto rispetto
all'ora a cui sei tu e bon Hai trovato
la longitudine a lungo però non vi
furono orologi capaci di mantenere la
precisione necessaria per registrare
l'ora esatta del porto di partenza Anche
perché le barche ondeggiano l'aria
salmastra rovina gli ingranaggi e
soprattutto basta sbagliare Anche di
poco l'ora che puoi sbagliare di tanti
chilometri la posizione della tua nave e
quindi occorrevano orologi molto precisi
e di cui fidarsi Perché a un certo punto
l'orologio quello ti dice non sai se sta
sbagliando o se non sta sbagliando col
tempo si riuscì a costruirli ma ci volle
veramente molto tempo e nel frattempo si
tentò di utilizzare dei metodi
alternativi e uno di questi ebbe come
effetto quello di spodestare il
meridiano di Parigi l'idea venne a un
inglese il suo nome non è molto noto si
chiamava Nial maskin e fece una pensata
tanto semplice quanto
[Musica]
geniale
[Musica]
masculin ideò un sistema Che prevedeva
di utilizzare la posizione della luna e
anche quando si riuscì a realizzare
cronometri molto precisi che mantenevano
l'orario del porto di partenza il
cosiddetto metodo lunare di maskin restò
a lungo il più usato perché era sì meno
preciso ma anche molto più economico e
poi diciamolo se ti si rompeva
l'orologio in mezzo
all'oceano mentre la luna finora non si
ancora rotta Certo se c'era molto nuvolo
o non si vedeva la luna c'era poco da
fare ed è questa la ragione per cui chi
se lo poteva permettere calcolava la
longitudine accoppiando i due metodi per
effettuare una verifica alla base del
metodo lunare c'erano delle tavole
precompilate che venivano imbarcate
sulla nave e sulle quali erano riportati
gli orari in cui certi eventi si
sarebbero verificati facciamo un esempio
che ci capiamo peggio poniamo che io
sappia che ha un ben preciso orario
della notte in un in un determinato
posto di cui conosco la longitudine la
luna occulter una determinata Stella la
occulta Nel senso che ci passa davanti
osservo questo fenomeno dalla mia barca
registrandone l'ora e ottengo così la
differenza fra la mia ora e quella del
posto indicato sulle tavole ossia In
pratica la mia longitudine Quando
vennero compilate queste tavole con le
occultazioni delle varie stelle da parte
della luna nei vari periodi dell'anno
bisognava essere molto precisi e
lavorando maskin all'osservatorio di
grenit lo fece da lì sicché le tavole
del metodo lunare erano riferite a
grenit e dunque alla longitudine di quel
luogo E poiché il metodo lunare ebbe un
grande successo col tempo il meridiano
di Parigi venne spodestato dal meridiano
di granich che divenne per tutti il
meridiano di riferimento e ancora oggi
granich è la longitudine
Zero Grazie per aver seguito questo
secondo capitolo di Fast and curious nel
prossimo si parlerà del disperato e
fallimentare tentativo di applicare il
sistema decimale al tempo se vi siete
almeno una volta nella vita posti e
poste la domanda perché diavolo il tempo
si misura con i sessantesimi perché il
giorno è proprio di 24 ore non era più
logico fosse di 10 il capitolo che sta
per arrivare fa per voi perché sì c'è
stato un momento in cui qualcuno
cominciò a costruire orologi in cui il
giorno era di 10
[Musica]
ore la base 6 nata nella notte dei tempi
probabilmente coi babilonesi è giunta
fino a noi e la cosa più evidente che
contiamo con questa base è il tempo un'
ora sono 60 minuti un
minuto un minuto sono 60 secondi
cominciamo col rispondere a una domanda
Perché i secondi si chiamano secondi
avran preso la medaglia d'argento sarà
un video che vi darà qualche
informazione e qualche vaccata si
parte i secondi si chiamano secondi
perché arrivano dopo i primi sembra
banale ma è così i minuti Non a caso si
chiamano anche primi ma in realtà è
un'abbreviazione si dice minuti primi e
minuti secondi secondi proprio perché
l'unità di misura più raffinata dopo la
prima che è fatta dai primi sono i
secondi qu per quell Alt sono primi
Insomma ci siamo capiti le ore in un
giorno invece sono 24 per una serie di
ragioni che sono da ricercare prima del
mondo degli antichi egizi poi nel
Medioevo poi nella Francia del 100 e
niente viene troppo lunga da spiegare
qua ma nell'altro capitolo hai detto che
ne avresti parlato c'hai attirato in una
trappola Sì avevi detto che avresti
spiegato perché il giorno era di 24 ore
e lo farò ma in un video più ampio non
qui nel bel mezzo del Fast and curious
ma vievi detto Lo so lo so Va bene Pago
pegno Farò un altro video quando ma non
lo so Adesso andiamo avanti vai vè Vai
chiedevo diamo tempo al tempo spazio lo
spazio frequenza alle frequenze potenza
alle potenze quantità di moto all qu
basta andiamo dritti sull'argomento del
titolo se nel mondo sono esistiti
orologi come questo Beh è chiaro che c'è
qualcosa da raccontare sì catapultiamo
in quel brevissimo periodo in cui
qualcuno si illuse di poter cambiare la
misura del tempo e impose che il giorno
sarebbe da lì in avanti diventato di 10
ore una cosa la possiamo tranquillamente
spoilerare non ha
funzionato abbiamo la data di questa
rivoluzione mancata era il 4 frimo anno
2 e già dalla data capiamo che un'altra
rivoluzione non ha funzionato bene
quella Che prevedeva la modifica del
calendario di fatto era il 24 novembre
1793 quando la convenzione decreta la
suddivisione decimale del tempo la
rivoluzione francese sull'onda di un
clamoroso cambiamento sociale tanto
radicale quanto inaspettato Si illuse
che se erano state sovvertite alle
regole del mondo che vedevano il popolo
sottomesso a dei sovrani che regnavano
per potere divino se nell'arco di una
manciata di anni si era riusciti a
cambiare la direzione di una storia che
sembrava un treno in corsa impossibile
da dirottare al trove Ebbene si son
detti possiamo fare qualsiasi cosa si
provò a dare delle unità di misura
condivise al mondo e con un po' di
difficoltà ci si riuscì ne ho parlato
brevemente in questo video e più
approfonditamente in questo libro che è
diviso in tre missioni di cui la prima è
proprio quella per la determinazione del
metro si provò anche con il tempo si
cambiarono i nomi dei mesi e sì iniziò
una nuova numerazione a partire dal 22
settembre
1792 che era il giorno successivo
all'abolizione della monarchia e alla
proclamazione della Repubblica e poi si
provò a imporre una base decimale al
tempo si decise che il giorno avrebbe
dovuto essere di 10 ore Ogni ora di 100
minuti ogni minuto di 100 secondi
calcolare il tempo così sarebbe stato
molto più semplice ma mentre col
calendario si era riusciti a fare lo
switch anche se sappiamo che dopo pochi
anni si è comunque tornati all'originale
In ogni caso all'inizio funzionò con il
cambio di ore e minuti non si riuscì
neanche a decollare invece si è rullato
un po' sulla pista ma non c'erano le
condizioni per poter spiccare il volo a
parte l'evidente inerzia al cambiamento
che c'è sempre in questo caso si
aggiunsero due problemi non da poco la
navigazione e gli
orologiai partiamo da questi ultimi
avevano i loro orologi pronti alla
vendita Non costavano poco era un
investimento non esistevano gli orologi
e economici che tutti quanti potevano
permettersi In sostanza se un orologiaio
possedeva in magazzino un certo numero
di orologi cominciava ad avere un
capitale che evidentemente non aveva
voglia di perdere solo perché adesso il
tempo si sarebbe misurato in base 10 e
poi c'erano i cittadini possessori di
orologi avrebbero dovuto buttarli via
Per quanto riguarda invece l'aspetto
legato alla navigazione non è un caso se
nello scorso capitolo si è parlato di
granich e della longitudine Eh la
scaletta non è alla
carlona Basta con Carla Bruni che tra
l'altro si chiama Carla gilberta Bruni
gilberta gilberta se più
[Musica]
charm eh ma non siamo qui per parlare di
Carla Bruni e ci
prendiamo per ricordare quanto la
precisione della longitudine Dipendesse
dalla misura del tempo e non solo questi
orologi da mettere sulle imbarcazioni
erano molto delicati crevano di essere
costruiti con una serie di tecniche
complesse insomma Per farla breve
costavano un botto di soldi E adesso chi
glielo diceva quelli là sui Velli agli
armatori ai naviganti che si erano
svenati per dotarsi di quei gioiellini
di tecnologia che adesso dovevano
sostituirli eh immaginiamoci tutti gli
operatori del mondo della Navigazione
come in un grande flash mob fare il
gesto dell'ombrello Si provarono allora
a costruire orologi con la doppia ora in
modo da ridurre il trauma del passaggio
da un'ora all'altra e capire come
orientarsi ma non funzionò per la
navigazione poi la cosa creava un
ulteriore problema Abbiamo visto come ci
fosse un legame stretto e ormai
acquisito dai naviganti fra le ore i
minuti e i gradi di longitudine e
inoltre lasciando i gradi di longitudine
e latitudine in base 60 perché l'angolo
giro è di 360° si creava a questo punto
un corto circuito piuttosto difficile da
gestire e quindi il tutto Rimanendo in
tema di navi naufrago va anche detto in
chius chiusura che in realtà la
rivoluzione francese aveva operato il
passaggio dai gradi sesag esimi a
centesimali Ossia un angolo giro di 400°
L'angolo retto sono 100° ogni grado è
formato da 100 primi e ogni primo da 100
secondi e diciamocelo questa scelta
rendeva tutto maledettamente più pratico
E non è un caso se la professione che
ancora oggi utilizza angoli a nastro
ossia la topografia usa i gradi
centesimali perché sì sono bellissimi
prov almeno una volta nella vita è una
Goduria sottrarli sommarli come se
fossero dei numeri normali questo sono
ccent potete chiamare quelli che lo
portano quelli chiamate quelli con le
cam con le maniche lunghe dai non devi
non hai in mezzo alle balle questi 60
che dopo 60 fa uno dall'altra parte non
si capisce mai
niente Grazie per essere giunti alla
fine di questo terzo capitolo di Fast
and curious nel prossimo si parlerà
della misura della lunghezza del tempo e
in particolare si proverà a rispondere
alla domanda quanto dura un secondo e
poi è sempre stato lungo uguale la
determinazione del secondo come Vedremo
È stata ben più lunga e tortuosa di
quello che si potrebbe immaginare siamo
sicuri che stavolta rispondi a tutto
Vedremo Non si sa si lascia sempre
spazio all'improvvisazione
[Musica]
qui quando si trattò di determinare il
metro vi furono varie idee siamo nel bel
mezzo della Rivoluzione francese e si
procedette a creare il sistema metrico
decimale da donare al mondo fra le varie
sul tavolo ci sono due proposte che
attirano l'interesse più di altre Una è
quella che definirebbe il metro come la
lunghezza della corda di un pendolo che
batte il secondo l'altra quella che poi
verrà adottata prevede la misura di un
arco di Meridiano terrestre e definisce
il metro come la decim milionesima parte
di un arco di un quarto di Meridiano
ossia si prende la distanza tra il Polo
e l'Equatore si divide per 10 milioni
Quello è il metro ma torniamo alla
proposta del pen era molto più economica
ma aveva un po' di inconvenienti la
terra non è una sfera perfetta e il
pendolo oscilla diversamente A seconda
di dove lo si colloca Vabbè bastava
prendere un punto e dire lo facciamo
oscillare lì ma non risultò così facile
lì dove c'è chi propose salomonico il
45o parallelo chi il parallelo di Parigi
ma a quel punto gli inglesi han detto E
allora perché non quello di Londra
Jefferson dalla Virginia vuole farlo
oscillare a 38° che è la latitudine
media degli Stati Uniti casualmente è
anche quella di Monticello che è un
luogo dove lui ha le sue proprietà ma
c'era un ulteriore problema poniamo pure
di scegliere 45° a quel punto in tutti i
posti del mondo tranne quelli su quel
parallelo chiunque avesse avuto in casa
un pendolo avrebbe riscontrato delle
differenze perché la lunghezza del suo
pendolo non sarebbe stata proprio di 1 m
non era bello avere una misura
verificabile Solo in alcune zone del
pianeta non solo la misura del metro
ricavata in questo modo aveva potremmo
dire geneticamente un problema problema
lo evidenziò bord il quale disse che se
si fosse legata la misura del metro a
quella del pendolo si sarebbe legata una
misura di distanza a una misura di tempo
se volevamo che quella del metro fosse
una misura pura non andava bene perché
quella colpendolo sarebbe stata una
misura derivata Nel senso che per
definire il metro si doveva definire il
secondo con esattezza e poi il secondo
sarebbe rimasto sempre uguale E così si
optò per la lunghezza del meridiano e
fecero un'impresa incredibile ma
immaginandosi che quasi due secoli dopo
per dare la corretta Definizione di
metro che loro avevano ricavato alla
fine del Settecento si sarebbe usato
proprio lui il tempo e si sarebbe legata
per sempre la misura del metro a quella
del secondo così va la storia
vediamo per definire il secondo
inizialmente si era partiti da un
fenomeno fisico regolare che si era in
grado di misurare ossia la rotazione
della Terra su se stessa tempo impiegato
a fare un giro È un giorno basta fissare
un riferimento in cielo che so una
stella e vedere poi quanto tempo
impieghiamo per rivedere la notte
successiva la stella in quella stessa
posizione poiché il tempo si misura in
base 60 quindi ogni minuto 60 secondi
ogni ora 60 minuti e ogni giorno formato
da 60 ore 24 Come mai 24 ho detto che lo
faccio quel video lì sul perché dura 24
ore Basta che è strano però questa cosa
Sì è strano ma qui ci occupiamo di
secondi e nel
1889 si dà la prima definizione precisa
di secondo basata su quello che abbiamo
appena detto ossa che un giorno è
formato da 24 x 60 x 60 ossia
86.400 secondi per cui un secondo è un
86.400 di giorno sulla terra ok ok ok un
corno quale giorno i giorni non sono
tutti uguali ma avran preso un giorno
medio esattamente e per un po' ce lo
siamo fatti andare bene ma nel 1956 non
si era più soddisfatti di questo livello
di precisione perché la velocità di
rotazione della Terra varia a seconda
delle maree la luna pian piano ci
rallenta Insomma se volevamo essere
precisi non potevamo dire un giorno
medio meglio fare un ragionamento più
ampio e ci si è detti Se ripartiamo
tutto su un anno invece che su un giorno
dovrebbe essere più preciso ok ok un
corno che
hanno ci si è basati su quello che viene
chiamato anot
tropico non è quella roba lì
vediamo forse tra voi c'è chi prima
sentendo questo passaggio ha storto il
naso tempo impiegato a fare un giro È un
giorno basta fissare un riferimento in
cielo che so una stella e vedere poi
quanto tempo impieghiamo per rivedere la
notte successiva la stella in quella
stessa posizione perché basarci sulla
posizione delle stelle in cielo fa
sballare un po' le cose le stelle
cambiano la la loro posizione rispetto a
noi certo di poco però come dire dà
fastidio sta roba Ma con l'anno
tropico dove il sole più sole che qua Ed
è proprio il sole che ci interessa per
definire l'anno tropico Infatti si
prende solo il sistema terra sole e ci
si disinteressa di tutto il resto e si
guarda Dopo quanto il sole torna nella
stessa posizione del cielo in un
determinato giorno dopo un anno quel
giorno è l'equinozio di primavera delle
sfero boreale perché se si prende la
durata fra due solstizi è un po' diversa
Vabbè una volta fatta la scelta quello è
l'anno tropico bene No perché gli anni
Tropici non sono tutti uguali allora
eh sono simili ma non proprio uguali
Vabbè questa la si risolve facile si
sceglie un anno tropico e fine cinema e
si farà così prendendo l'anno tropico
1900 quindi un secondo viene definito
come un 31 milionesimo
56.925 4797 dell'anno tropico 1900
Eccolo lì Bello facile tondo tondo
impossibile da dimenticare proprio ma
passano appena 11 anni che nel 1967 alla
13a conferenza internazionale dei pesi e
delle misure si sceglie di definire il
secondo in un modo completamente diverso
lo si lega a una ben precisa proprietà
della materia e il secondo verrà quindi
definito come la durata di 9 miliardi
192 milioni
63170 periodi della radiazione
corrispondente alla trasmissione fra due
livelli Iper finini dello stato
fondamentale dell'atomo di cesio 133
facile da tenere a mente anche questo
nella 17A conferenza dei pesi e delle
misure del 1983 prima la 13a E ora la 1A
eh a loro piacciono i numeri che portano
bene nella 17A dicevo viene definito il
metro che adesso non è più la decim
milionesima parte di un quarto di
Meridiano terrestre bensì la distanza
percorsa dalla luce in un
299792458 di secondo E per ironia della
sorte come dicevamo all'inizio il metro
sarà alla fine del finito proprio
appoggiandosi al secondo in quanto
questa è l'unità di misura calcolata
oggi nel modo più preciso ma torniamo lì
alla definizione di secondo Cosa vuol
dire la trasmissione fra due livelli
iperf dello stato fondamentale
dell'atomo di cesio
133 ci troviamo in questa condizione
quando leggiamo una cosa così Eh già il
prossimo capitolo sarà un bel
delirio Grazie per ha seguito anche il
penultimo contributo della serie Fast
and curious dedicata alla misura del
tempo Nell'ultima parte parleremo di
Come funziona un orologio atomico Che
tipo di precisione può raggiungere e
come grazie a questa precisione si è
potuta dare conferma della validità
della teoria della relatività di
Einstein nella serie dedicata alla
teoria della relatività abbiamo visto
come il tempo sia influenzato dalla
presenza di masse ed energia che poi
masse d' energia abbiamo visto essere
due facce della stessa medaglia pertanto
uno deduce che un orologio che si trova
al quarto piano per esempio di una
palazzina procede con una velocità
Maggiore rispetto allo stesso orologio
che si trova al piano terra perché
quello che sta al piano terra è più
vicino alla Terra è al piano terra a
terra nel senso del pianeta quindi la
massa del pianeta tende a rallentare
l'orologio che le sta più vicino pure
non è che i vicini del quarto piano
invecchi prima la ragione è che la
differenza di tempo Conti alla mano è
davvero infinitesima e a lungo questo fu
il risultato di una teoria la classica
situazione in cui spesso si incastra la
fisica ossia La teoria arriva prima dei
mezzi per verificarla e intanto si
aspetta
giorni
settimane
mesi
anni
decenni In pratica l'impianto teorico
dice che il comportamento degli orologi
dovrebbe essere di un certo tipo ma
questo scarto è talmente piccolo che non
ci sono orologi in grado di verificarlo
nel 1971 ne avevamo parlato in questo
video si raggiunse Finalmente un tale
livello di precisione nel calcolo del
tempo da poter effettuare l'esperimento
si misero degli orologi a terra e degli
altri su degli aerei e si verificò che
la teoria della relatività In effetti
dava previsioni corrette da allora la
nostra precisione sul calcolo del il
tempo è aumentata e oggi ci sono orologi
così precisi che se ne tengo uno in mano
e l'altro lo metto a terra sono in grado
di registrare lo sfasamento di tempo che
corrisponde per l'appunto a quello
predetto dalla teoria della relatività
di Einstein si parla di differenze di
miliardesimi di secondo e ci si può
chiedere come è stato possibile
raggiungere questo livello di precisione
nella misura del tempo come fa un
orologio a cogliere delle differenze di
tempo così Minuscole non è un caso se
questo tipo di orologi si chiamano
atomici vediamo come funzionano circa
come circa il circa Oggi qui non ha
cittadinanza in questo Giusto vediamo
come funzionano più o
meno gli orologi atomici non sono un
vezzo per misurare con precisione il
tempo così fino a se stesso sono usati
per esempio per far funzionare igps
Internet funziona con gli orologi
atomici ma il loro funzionamento è
davvero molto molto complesso provo qui
a darne una semplificazione
giusto alla grossa ma per avere un'idea
di massima Ecco di come che funziona sto
coso e per farlo peraltro mi tocca anche
scomodare Scarlett
eh tranquilli Tanto lei non lo sa
partiamo da un minimo di storia che a
volte aiuta la sperimentazione sui
cosiddetti orologi atomici comincia nel
1949 negli Stati Uniti Ma il modello
quello che come dire crea lo scarto
decisivo e Comincia ad avere livelli di
precisione molto elevati lo faranno gli
inglesi e lo installeranno dove ma
grenit ovviamente era il
1955 e veniva usato come elemento base
per questo orologio il Cesio questo tipo
di orologi sono quelli che portarono poi
a definire nel
1967 come vedevamo nello scorso capitolo
Il secondo che appunto è stato definito
sulla base di questo tempo che viene
chiamato tempo Atomico il Cesio Non è il
solo elemento che permette la
costruzione di orologi atomici Ce ne
sono altri Poi col tempo si sono trovati
appunto elementi anche più per manti
come lo stronzio l'it terbio e ci sono
anche nuove tecniche che permettono di
aumentare ancora di più la precisione
questo solo per dire che non è un ambito
in cui sia fermi ma è un ambito in cui
lo sviluppo continua ancora oggi ma
Rimaniamo sul Cesio che è il
capostipite cosa fa sto Cesio O meglio
cosa ci facciamo noi con sto
[Musica]
Cesio negli atomi ci sono gli elettroni
i quali si trovano su determinati
orbitali un elettrone però può passare
da un orbitale all'altro poniamo che sia
lì tranquillo nel suo orbitale e gli
arrivi una botta di vita dall'esterno
che ne so Una radiazione che lo colpisce
può essere che l'elettrone grazie a
questa energia che gli arriva addosso si
sposti sull'orbita successivo trovandosi
così in una posizione che si dice
eccitata La cosa curiosa è che un
elettrone non fa la strada Fra un
orbitale e l'altro no O si trova
nell'uno o si trova nell'altro quando
gli arriva sufficiente energia scompare
da un orbitale e ricompare nel
nell'altro Cioè non lo troviamo mai a
metà strada sembra impossibile ma grazie
a Scarlett possiamo capire meglio
Supponiamo che io sia lì tranquillo così
e Scarlett mi fa uno sguardo
ammiccante passo in una situazione
eccitata basta lo sguardo e lì pum salto
dall'altra parte non è che io da
tranquillo divento un po' meno
tranquillo Poi ancora un po' meno
tranquillo Poi leggermente più eccitato
No io passo da tranquillo e citato basta
lo sguardo e pum così l'elettrone gli
arriva la radiazione sufficiente a farlo
saltare di orbitale e lui pum va
dall'altra parte ma non passa nelle
situazioni intermedie Insomma è
istantanea sta cosa come per me Scarlett
quello che si fa con gli orologi al
Cesio 133 che fra l'altro è l'unico
isotopo stabile e naturale del Cesio che
è quello con 78 neutroni di isotopi ne
abbiamo parlato in questo video dicevo
Cosa si fa si cerca di mettere in
risonanza una luce laser con gli atomi
di cesio sto semplificando ma immaginate
un Diapason che va in risonanza con la
corda della chitarra quando sto
accordando ok Ecco immaginate una cosa
simile ma con una luce laser a cui viene
cambiata la frequenza perché una luce è
un'onda elettromagnetica quindi possiamo
misurarne la frequenza fino a trovare
quella che è molto probabile che faccia
oscillare gli atomi di cesio in realtà
non proprio gli atomi Ma gli elettroni
che se ricevono l'energia giusta fanno
il salto di orbitale è come se Scarlett
dovesse trovare lo sguardo giusto per
farmi passare allo stato eccitato
secondo me anche se è girata dall'altra
parte parte comunque tu e citato nel
senso inglese exciting
emozionato quindi la luce laser deve
avere una sincronia con gli atomi di
cesio in modo da beccare quella
frequenza che rende probabile il salto
quantico dell'elettrone che però non
salta tra gli orbitali principali
diciamo Eh no troppo facile e Infatti è
per quello che si parla di livelli Iper
fini detto in soldoni i livelli
energetici di un atomo si determinano
OSS ovando l'interazione di tipo
elettrostatico che c'è fra il nucleo che
è positivo e gli elettroni che sono
negativi ma vi sono poi ulteriori
interazioni su cui noi non ci
addentriamo che fanno sì che vi siano
dei sottolivelli nella figura che vedete
con N sono indicati i principali livelli
poi con j i livelli detti Fini e poi a
seguito di ulteriori interazioni che
hanno per protagonisti sempre gli
elettroni si arriva a una ulteriore
separazione indicata con la lettera f e
questi sono detti livelli Iper finini
Ecco è lì dove abbiamo beccato la
frequenza giusta Che poi è quella di
circa 9,2 miliardi di oscillazioni al
secondo poi ci sono tanti altri dettagli
come la temperatura le tecniche per
gestire determinati problemi di
distorsioni e altri effetti indesiderati
ma in pratica il nocciolo è questo alla
fine Scarlett è una chitarra Esatto Cosa
vuoi di
[Musica]
più
[Musica]
Vi ricordo che è iniziata la serie di
podcast dedicata al tempo dal titolo il
tempo esiste il primo è uscito domenica
17 marzo e si intitola l'origine del
tempo l'ho trovato ovviamente su tutte
le piattaforme podcast le puntate
usciranno ogni domenica la serie dura
sette puntate esattamente come quella
sul canale YouTube e di fatto è molto
simile in ogni caso quella sul tempo
potrebbe essere la prima serie di una
lunga serie sicuro che si possa dire una
roba del genere No ma quando
l'entusiasmo prende il sopravvento non
possiamo mica spendere energia per
contenerlo così come non possiamo in
nessun modo contenere la voglia di
sostenerci che magari serpeggia tra di
voi curious vi propone abbonamenti al
canale libri CD tutti i prodotti che se
acquistati ci permettono di continuare
il nostro lavoro potete avere la serie
dedicata alle formule della fisica
quella dei podcast sulle missioni
scientifiche e anche una serie di video
dietro le quinte del canale che vi
Racconta un po' Come funziona la baracca
qua trovate tutte le indicazioni su come
fare ad accaparrarvi queste cose sul
nostro sito associazione
it tutti i link come sempre ve li metto
in descrizione Grazie ancora per il
vostro sostegno per iscrivervi al canale
e per magari dedicare il vostro tempo a
invitare delle persone a seguirci
[Musica]
Ciao
[Musica]
K
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