المقدمة

من المحتمل أن يكون إنسان ما قبل التاريخ، قد حدّد الوقت، (اُنظر ملحق الوقت) في النهار، من خلال مشاهداته للظلال، الناجمة عن أشعة الشمس وحركة الأرض مقابلها. فعلم أن قصر طول الظل، مؤشر إلى اقتراب وقت الظهيرة؛ وأن استطالته دليل على بداية النهار أو نهايته.

ولعل المِزْوَلَة هي أقدم الأدوات التي استخدمت لتحديد الوقت. وقد تطورت الأقراص الشمسية المدرجة، أو المزاول (جمع مِزْوَلة)، قبل ما يقرب من أربعة آلاف سنة. (اُنظر صورة القرص الشمسي المدرَّج) وهي تعتمد على حركة الأرض مقابل الشمس، وتقدير الظل المتكون على القرص المدرَّج.

ومن الأجهزة الأخرى لحساب الوقت، الساعات الرملية والساعات المائية، والتي ينساب الماء أو الرمل من إحدى حاوياتها إلى حاوية أخرى، بمعدل ثابت؛ ومن طريق قياس كمية المادة في أي من الحاويتَين، استطاع الإنسان معرفة الوقت، الذي انقضى.

وقد برع المسلمون في صناعة الساعات، التي تعمل بالماء والرمل والزئبق والأثقال المختلفة. واخترعوا الساعات الشمسية النقالة، وساعة الرحلة، والساعة الشمسية المنبهة، التي عرفت بالرخامة. وقد أهدى هارون الرشيد، عام 192هـ، 807م، الملك الصليبي شارلمان ساعة نحاسية، أدهشته. واخترع ابن يونس المصري (ت 3399هـ، 1009م) رقاص الساعة، البندول (اُنظر ملحق البندول). و(صورة البندولات)

يعتقد المؤرخون أن أول الساعات الميكانيكية، في الحضارة الغربية، قد طورها عدد من المخترعين، في أواخر القرن الثالث عشر الميلادي. وكانت تُدار بالثقل، (اُنظر شكل ساعات تدار بالثقل) وخلت من البندول؛ وإنما كان لها أجراس، تدق محدِّدة الوقت أو معلنة به. ثم أضيف إليها القرص المدرَّج وبندول الساعات. ويُعتقد أن أولى الساعات المدارة بالنابض، قد طُوِّرت في إيطاليا، في أواخر القرن الخامس عشر الميلادي.

لم تكن غالبية الساعات البدائية منتظمة، ولا دقيقة. إلى أن حُسِّنت أدواتها، كالبندول ونابض التوازن، اللذَين طُوِّرا خلال منتصف القرن السابع عشر الميلادي؛ وانتشر استخدام بندولَي الدقائق والثواني. وفي منتصف القرن الثامن عشر، طور المخترعون معظم آليات الساعات الميكانيكية الحالية.

استخدمت الساعات الكهربائية، في منتصف القرن التاسع عشر. كما ظهرت ساعات الكوارتز، خلال الثلاثينيات من القرن العشرين. (اُنظر شكل ساعات رقمية تدار بالكهرباء) وطور العلماء أول ساعة ذرية، في الأربعينيات. وأصبحت الساعات الرقمية شائعة الاستعمال، في السبعينيات، وبصفة خاصة ساعات المعصم. وفي الثمانينيات، أُدمجت رقائق السليكون؛ وهي دوائر كهربائية معقدة، مطبوعة على قطع صغيرة جداً من السليكون، في آليات الساعات. وإضافة إلى إظهار الوقت، يمكن للساعات تخزين المعلومات، وأداء عمل الحاسوب، ودور اللوحات المصغرة للألعاب.

تغطي الساعات الحديثة مجالاً واسعاً، يتفاوت بين الساعات ذات الحجم الصغير، والنماذج الرخيصة، وساعات الأجداد الأثرية المزخرفة، ذات الحجم الكبير والعلب الخشبية، ومجموعات الأجراس الموسيقية المعقدة. وتُعرف الساعات التقليدية، بالساعات ذات الأقراص المدرَّجة، وهي ذات أذرع (عقارب)، تُظهر الوقت بالإشارة إلى الأرقام على القرص المدرَّج. أما الأنواع الأخرى من الساعات، التي تعرف باسم الساعات الرقمية، فتظهر الوقت بالأرقام، على وجهها العلوي. ويوجد في العديد من الساعات أجراس، أو أنها تحدِث صوتاً، للتنبيه.

تتكون كل ساعة من جزءَين رئيسيَّين، هما: العلبة والعدة الداخلية، أو الأجزاء المتحركة في داخل العلبة. وللعدة الداخلية ثلاث مهام: إظهار الوقت، والمحافظة على دقته، وتوفير القدرة لتشغيل الساعة. وتختلف الساعات باختلاف كيفية أداء أجزائها، وبتفاوت اعتمادها على القدرة اللازمة للتشغيل؛ فمنها الآلية والكهربائية.

تُبنى عملية المحافظة على دقة الوقت، في معظم الساعات، على تردُّد بعض الحركات المتكررة والمنتظمة، كَتَرَجُّح البندول. وتحافظ الساعات ذات التردد الثابت، إلى درجة عالية، على دقة الوقت، أكثر من الساعات ذات التردد الأقل ثباتاً. وعلى سبيل المثال، تعتمد إدارة الساعات الذرية، أدق الساعات، التي صُنعت حتى الآن، على أساس تذبذب بعض الذرات والجزيئات. ولكل واحد من هذه الجسيمات تردد طبيعي مميز، وخاص به، ذو ثبات شديد جداً. ونتيجة لذلك، فإن أفضل الساعات الذرية، لا تؤخر، ولا تقدم أكثر من ثانية واحدة، في غضون 250 ألف سنة.