Чому в годині 60 хвилин? Хто, коли і як це вирішив

Загадкове рішення, ухвалене 5000 років тому, визначило те, як ми досі вимірюємо час. Як це сталося?

У жовтні 1793 року новостворена Французька Республіка розпочала невдалий експеримент.

Уряд вирішив змінити час. Революціонери ухвалили, що день тепер буде поділений на 10 годин, а не на 24. Кожна година матиме 100 хвилин, які своєю чергою складатимуться зі 100 секунд.

Система часу була частиною ширшого революційного календаря, метою якого було раціоналізувати (і дехристиянізувати) структуру років, у тому числі створити 10-денний тиждень.

Невдовзі розпочалася робота з переведення наявних годинників на десяткову систему. У міських ратушах встановили нові годинники, а всі офіційні події записували за допомогою нового календаря.

"Це швидко почало спричиняти безліч проблем", - каже Фінн Беррідж, науковий комунікатор у Королівських музеях Гринвіча в Лондоні, де розташована Королівська обсерваторія - місце, в якому встановили середній час за Гринвічем (GMT).

Перероблення годинників виявилося надзвичайно складним. Система ізолювала Францію від сусідніх країн, а сільське населення ненавиділо те, що день відпочинку випадав лише на кожен десятий день. Зрештою, десятковий час у Франції проіснував трохи більше року.

Щоб зрозуміти, як ми почали рахувати, і досі рахуємо, 24 години в добі, 60 хвилин у годині та 60 секунд у хвилині, нам потрібно повернутися думками до епохи ще до появи вимірювання часу.

Адже саме ця, одна з найдавніших систем числення спрямувала нас на цей шлях - і пояснює, чому ця незручна система пережила цивілізації, які її створили.

Число 60

Біля витоків цього стоять шумери, стародавній народ, який жив у Месопотамії (приблизно сучасний Ірак) з 5300 по 1940 рік до нашої ери та був однією з перших цивілізацій, яка побудувала міста.

Поряд із багатьма іншими винаходами, як-от іригація та плуг, їм приписують створення першої відомої системи писемності. Вона також включала систему числення, засновану на ідеї числа 60.

Підніміть руку перед собою, зігніть палець, і ви побачите, що він має три суглоби. Порахуйте всі суглоби на пальцях однієї руки (без великого пальця), і ви отримаєте 12.

Потім порахуйте їх по черзі кожним із пʼяти пальців іншої руки, виходить 5х12=60.

Це одна з гіпотез про те, на чому шумери базували свою нову математичну систему, іншими словами - на 60, а не на 10. І це рішення досі має значення для того, як ми вимірюємо час сьогодні.

Розвиток письмової системи чисел був зумовлений необхідністю вести записи для дедалі більшого та складнішого сільського господарства, яке підтримувало їхні міста, каже Мартін Вілліс Монро, експерт з клинописних культур (ранніх систем письма стародавнього Близького Сходу) з Університету Нью-Брансвіка в Канаді.

Вони почали використовувати маленькі глиняні таблички, часто розміром зі смартфон або менше, для відстеження чисел, викарбовуючи деталі на м'якій глині. Невдовзі з'явилися й інші позначення, які перетворилися на знаменитий клинописний текст шумерів.

Лише в середині XIX століття ці глиняні таблички виявили та почали розшифровувати. Вони показують, що шумери використовували цілу низку систем числення, каже Монро, але найвідомішою для математики, а зрештою й для астрономії та часу, стала так звана шістдесяткова система.

Шумери використовували число 60 так само як ми зараз використовуємо 10.

Коли ми досягаємо дев'яти, ми переміщаємося на один знак ліворуч, пишемо одиницю і додаємо нуль праворуч, каже Еріка Месарош, яка нещодавно отримала докторський ступінь з історії точних наук та античності в Університеті Брауна в США.

"Так само з шістдесятковою системою числення: вони доходять до 59 і замість числа, більшого за 59, вони просто використовують одиницю, але на один знак вище".

Попри спокусливу теорію пальцевого підрахунку, викладену вище, незрозуміло, чому шумери зупинилися на 60-й системі числення.

"Немає особливо доказів походження самого числа 60", - каже Монро. Деякі вчені припускають, що шістдесяткова система могла виникнути ще до шумерів.

Однак простота її використання очевидна. Шістдесят можна поділити на 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20, 30 та 60 без використання дробів чи десяткових знаків.

Порівняйте з числом 10, яке можна поділити лише на 1, 2, 5 та 10, і переваги числа 60 починають ставати очевидними.

"Якщо ви розробляєте числа для дуже практичних цілей, як-от бухгалтерський облік, податки або вимірювання ділянок поля для спадщини своїх синів, простий спосіб виконання цих математичних операцій може бути дуже корисним", - каже Месарош.

Походження часу

Ми не маємо чітких доказів того, що шумери вимірювали час. Перше задокументоване використання сонячних та водяних годинників належить добі Вавилону - давньої месопотамської цивілізації, яка виникла після шумерів приблизно у 1000 році до нашої ери. Однак вчені припускають, що в часі орієнтувалися й раніше цивілізації.

Першою відомою цивілізацією, яка почала ділити добу на години, були стародавні єгиптяни, каже Ріта Гаучі, археолог і астроном з Базельського університету у Швейцарії. Про це є згадки в релігійних текстах приблизно 2500 року до нашої ери.

Перші відомі об'єкти, пов'язані з годинами, спочатку стосувалися півночі. Це були діагональні зоряні годинники, знайдені на внутрішній кришці саркофагів заможних єгиптян приблизно з 2100 по 1800 рік до нашої ери, каже Гаучі.

Невідомо, чому саме єгиптяни обрали поділ на 12 годин, що зрештою призвело до 24 годин у повній добі. Єгиптяни мали зодіакальний цикл із 12 сузір'їв, але, ймовірно, це було запроваджено вже після появи 12-годинної системи.

Знову одним із пояснень може бути рахування до 12 за допомогою суглобів і пальців однієї руки. Деякі дослідники вважають, що це могло бути пов'язано з тим, як їхній вибір 10-денного тижня перетинався з появою на небі певних зірок.

Найдавніші відомі інструменти для вимірювання часу, сонячні та водяні годинники, з'явилися в Єгипті близько 1500 року до нашої ери.

Деякі з них використовували під час щоденної роботи, але більшість, "ймовірно, були більше пов'язані з релігійною сферою та ритуалами", ніж з відліком часу, каже Гаучі.

"Особисто я думаю, що багато з них були дарами богам, - каже вона. - У нас небагато інформації про науковий відлік часу з тієї епохи".

Спочатку в текстах про побут найменшою одиницею часу, як правило, була робоча зміна, каже Гаучі – зазвичай це ранок або день. Але до римського періоду Стародавнього Єгипту (з 30 р. до н. е.) години стали стандартом, також почали з'являтися півгодини, каже вона.

Поява хвилин

Тим часом вавилоняни також розвивали використання годин. Зрештою, вони першими розбили годину на набагато менші одиниці – хоча й не для цілей відліку часу.

Вавилоняни, чия цивілізація процвітала з 2000 р. до н.е. по 540 р. до н. е., запозичили у шумерів як клинопис, так і шістдесяткову систему числення.

Приблизно до 1000 р. до н. е., каже Месарош, вони розробили календар, заснований на тому, скільки часу потрібно сонцю, щоб повернутися в те саме положення на небі – трохи більше 360 днів.

Це було зручне число для цивілізації, яка вже використовувала систему лічби, засновану на 60. "Ого, хіба це не чудово в шістдесятковій системі?" - каже Месарош.

"Насправді, це призвело до відділку 12 місяців по 30 днів кожен", що також узгоджувалося з місячним циклом, каже дослідниця.

Вавилоняни розробили практичну систему часу для щоденного використання, яка ділила і день, і ніч на 12, як це робили єгиптяни. Тривалість цих "сезонних годин" змінювалася залежно від тривалості дня та ночі.

"Ми розбивали день на 12, тому що ми розбиваємо нічне небо на 12 місяців і 12 знаків зодіаку", - каже Месарош.

Багато інших стародавніх цивілізацій використовували сезонні години, які протрималися до XV століття в Європі та XIX століття в Японії.

Однак цей сезонний час ніколи не поділявся на менші одиниці для практичного використання, зазначає Монро.

"Цього насправді не було аж до раннього Нового часу… Цього не було в Месопотамії та інших стародавніх культурах, бо в цьому насправді не було потреби".

Вавилоняни також розробили іншу систему часу для обчислення та вимірювання астрономічних подій, яка була не для щоденного використання.

У ній доба ділилася на 12 "беру", які ми можемо вважати двома годинами у сучасній системі. Вавилон був не єдиною стародавньою культурою, яка їх використовувала: вони також з'явилися, наприклад, у стародавньому Китаї та Японії.

Коли зʼявилася потреба більшої точності у розрахунках, вавилоняни почали розбивати ці подвійні години беру на 30 стародавніх хвилин, відомих як "уш", кожна з яких дорівнювала чотирьом нашим сучасним хвилинам.

Далі їх ділили на 60 менших одиниць, які називалися нінда, кожна з яких дорівнювала приблизно чотирьом сучасним секундам.

Так відбувалося ймовірно тому, "що ми розбиваємо речі на групи по 60 одиниць у шістдесятковій системі", каже Месарош.

Однак вавилоняни "не думали про це як про поділ часу", зазначає Монро. "Це був поділ чисел для вимірювання відстані на небі або швидкості планет".

Важко точно сказати, хто на кого спирався серед усіх цих давніх розробок часу, каже Гаучі.

"Приблизно з 330 року до нашої ери Єгипет з новим центром науки в Александрії став плавильним котлом, де обʼєдналися люди, а разом з ними й їхні ідеї з усіх регіонів, - каже вона. - Саме це ми почали називати елліністичним світом".

Тим не менш, очевидно, що стародавні греки наслідували вавилонську астрономічну систему часу, каже Месарош.

"Вони зберегли той самий поділ, бо це дозволяло їм просто додавати нові спостереження до вже наявних… Це система працювала достатньо добре для вавилонян, і люди, які прийшли після них, наслідували її повністю, запозичивши також астрономічні дані та традиції".

Хронологія точного часу

XII століття: перші механічні годинники з точністю до години.

XVI століття: навіть найточніші маятникові годинники відхилялися на 10-15 хвилин на день.

XVIII століття: винахід годинника H4, який не втрачав хвилин протягом тижнів. "Так почали використовувати хвилини й секунди в звичайному побуті", - каже Беррідж.

1920-ті роки: поява кварцових годинників значно покращила точність, втрачалися лише секунду за три роки.

1950-ті роки: атомні годинники, які використовують атоми як хронометри та є настільки точними, що "не втратять жодної секунди часу за мільярди років", - каже Беррідж.

Рахування секунд

Хоча у греків були піщані годинники вдома, "щоб переконатися, що люди мають однакову кількість часу для розмови", вавилонська система часу, яку вони успадкували, використовувалася астрологами лише концептуально і здебільшого "не підходила для повсякденного життя", каже Гаучі.

Але поняття годин, хвилин і секунд, які виникли в еллінів, збереглися до наших днів. Утім, лише кілька сотень років тому прилади для вимірювання часу стали достатньо точними, щоб хвилини та секунди можна було використовувати щодня.

Секунду зараз використовують в незліченних наукових визначеннях, і як тільки ми почали рахувати одиниці часу, менші за секунду, вчені перейшли до метричної системи, розбивши її на мілі- та мікросекунди (тисячна та мільйонна частка секунди відповідно).

У XX столітті атомні годинники дозволили вченим точніше переосмислити секунду, перейшовши від визначення її за обертами Сонця до точного значення, заснованого на поглинанні та випромінюванні мікрохвильового випромінювання атомами цезію-133.

Сьогодні наша глобальна мережа атомних годинників відстежує час практично кожного сучасного годинника та стоїть за всім, від інтернету до GPS та надточної МРТ-візуалізації.

Однак, дивлячись на історію вимірювання часу, можна сказати, що насправді це людська конструкція, яку визначило людське рішення.

Години, хвилини та секунди з'явилися у нас завдяки вибору, збігам обставин та випадковостей. Але вони залишилися з нами як корисна спадщина протягом століть, пережиток давніх часів, настільки глибоко вкорінений, що зміна системи зараз була б просто немислимою.

Навіть під час спроби Франції у XVIII столітті запровадити десятковий час, на практиці нова система майже не використовувалася. Хоча схожі зусилля Республіки щодо десяткового поділу відстаней і валюти прийняли й використовуються досі.

Десятковий час проіснував лише 17 місяців, хоча календар певною мірою використовували близько десяти років. "Його спробували впровадити, але це було невдало, він не прижився", - каже Беррідж.

Промова 1795 року Клода-Антуана Прієра, члена Французького національного конвенту, можливо, і стала тим самим вирішальним ударом, який поклав край десятковому часу.

Він заявив, що ця система нікому не давала помітних переваг, а також кидала тінь на інші нові метричні системи вимірювання, які, на відміну від неї, були корисними.