<1초>란 무엇인가?시간을 보이는 것으로 하기 위하여 인류가 4만 년 걸려서 이른 단위.

<1초>란 무엇인가?

시간을 보이는 것으로 하기 위하여 인류가 4만 년 걸려서 이른 단위.

 

 

매일 당연히 쓰고 있는 측정단위이다. 남과 약속할 때, 시간을 정하지 않는 사람은 거의 없다.

매일 시계를 보지 않는 사람은 거의 없을 것이다. 실은 세계의 시계는 <초>라는 단위를 기준으로 하여 움직이고 있다. 눈에 보이지 않는 시간을 인류는 어떻게 해서 가시화하여 <초>라는 단위에 이르게 되었는가. 그 과정을 『측정하는 세계사 <시간의 기준>이 된 7개의 단위의 이야기 』(아사히신문 출판간)을 발췌 재편집하여 해설한다.

 

<시간>을 가시화하려고 한 인류의 예지

 

원자시계를 알고 있는가. 1971년 조셉 하페르(（Jean Baptiste Joseph Fourier, Baron de、1768년 3월 21일 - 1830년 5월 6日일, 프랑스 수학자, 물리학자)와 리차드 키팅 (Richard E. Keating, 29년 1941월 5일 - 2006년 1월 2일= 미국의 천문학자)는 거대한 이 시계를 가지고 비행기에 탔다. 그 목적은 아인슈타인의 상대성이론의 실증실험을 위해서였다.

특수상대성이론에서는 <빨리 움직이는 물체일수록 시간이 천천히 진행한다.>고 하는 가설이 세워져서 한편에서 일반상대성이론에서는 <중력이 강한 장소일수록 시간은 천천히 나간다.>고 하는 예측이 서있었다.

비행기에 가지고 간 원자시계에 의해서 실험된 것은 이 두 가지의 가설을 한꺼번에 실증하기 위해서였다.

이 날부터 시간은 <인간의 손 안>에서 <우주이론>으로 변화해간 것이었다.

　과학과는 관계가 없는 곳에서 가장 큰 영향을 가진 단위야말로 <시간>이다. 모든 면에서 항상 우리들에게 붙어있는 <시간>이지만 그 정의를 단적으로 전하기는 상상을 초월한 곤란이 있다.

<시간이란 무엇인가>라는 물음에는 4세기 서로마제국시대의 신학자이면서 철학자인 아우구스티누스는 <누구에게도 물음을 받지 않으면 이 답은 알지만 물음을 받고 대답하려면 답을 알 수 없다.>라고 답했다고 한다. 이 답은 알지만 물음을 받고 설명하려면 답을 모른다.>라고 답했다고 한다. 1965년에 노벨상을 받은 리차드 파이만(Richard Phillips Feynman, 1918년 5월 11일 - 1988년 2월 15일=미국 물리학자)도 그 저서에서 <참으로 중요한 것은 그것을 어 찌 정의할 것인가가 아니라 어떻게 측정할 것인가이다.>라고 적고 있다.

인류는 <시간이란 무엇인가?>라고 따지기 전에 시간을 재는 데에 중점을 두었었다.

달력의 발명은 매우 오래고 약 4만 년 전의 맘모스의 어금니에 새긴 것은 달의 차고 기우는 기록이라는 설이나 약 1만 년 전의 돌에 새겨진 포켓 크기의 달력 등 확정되지는 않았지만 수 만 년의 옛날부터 시간의 가시화가 시도되었던 것은 사실이다.

때의 경과를 주관의 세계의 산물에서 <객관적으로 공유 가능한 정보>로 하기위한 공부는 세계 각지에서 행해졌다.

현대에도 시간의 단위라 하는 60진법은 슈메르 바빌론문명에서 유래한다. 또 이집트의 <왕가의 계곡>에서는 기원 전 13세기로 거슬러 올라간다고 생각되는 최고의 해시계가 최근 발굴되고 있다.

태양이 떠 있을 때만 쓰이는 해시계에서 야간이나 천후에 좌우되지 않는 더 범용성이 있는 시계를 구하는 것은 자연의 흐름이었다. 고대 로마는 이집트로부터 가져온 해시계나 물시계는 널리 보급되었다. 그러나 요즘에는 다시 일반에 보급되었다고 말하기 어려운 상황이다.

 

 

<감성>이 아니라 <관성>으로 측정한다.

　

계절의 이행이나 밤낮의 반복 등 주기적으로 일어나는 일을 기초로 해서 달력이 만들어졌다. 그러나 인류는 <보다 짧은 시간>을 정확하게 알고 싶어지게 되었다. 가장 몸 주변에서 단시간의 반복신호로서 현재의 초침의 역할을 담당하는 것으로 중요시한 것이 맥박이다.

그러나 인체에서의 계측은 역시 한계가 있다. 그래서 등장한 것이 진자이다. 흔들리는 샨대리아를 보고 <진자의 등시성>을 생각한 가리레오의 전설 등 현대에도 진자에 관한 인상적인 일화가 남아있다. 이들은 진자에서 볼 수 있는 진동의 등시성의 발견이 당세에는 획기적이었다는 것을 말해준다.

이 진자의 등시성의 발견은 여러 분야에서 응용되었다. 예를 들면 음악의 연주속도의 기준이 되는 메트로놈의 원형은 17세기의 말엽에 만들어졌다. 그때까지는 작곡자가 악보에 적어놓은 <아다지오(완만한 속도)>나 <알레그로비체(쾌활한 속도)등의 지시를 지휘자나 연주자가 독자로 해석해서 연주되었었다.

14세기의 이탈리아는 경제활동의 발전과 함께 기계식시계가 보급되었다. 그래서 사람들은 시계와 함께 생활하게 되었다. 그러나 1일에 15분 정도의 오차가 발생하여 아직은 정도가 높지 않았다. 그 후 17세기 후반에는 1일당 오차가 15초 정도가 되고 18세기 중반에는 1일당 오차가 3초정도라는 고정도의 소형 시계가 개발되었다. 항해에 불가결의 아이템이 되었다.

과학의 역사에는 종래의 기술혁신이 피크에 달한 때 그에 대신하여 새로운 싹이 나오는 수가 자주 있다. 그것은 <시간계측>의 역사에도 같다.

1921년에 영국의 윌리암 쇼트 ( W. H. Short)가 개발한 전기기계식 진자시계에 의하여 1년 간에 생기는 오차도 약 1초정도가 되었다.

마치 문자 그대로 일기일회의 연주이다. 그러나 메트로놈의 등장보다 음악연주의 재현성은 비약적으로 높아졌다고 말한다.

14세기 이탈리아에서는 경제활동의 발전과 함께 기계식시계가 보급되었다. 그래서 사람들은 시계와 함께 생활하게 되었다. 그러나 1일에 15분 정도의 오차가 생겨서 아직도 정도는 높지 않았다. 그 후 17세기 후반에는 1일당 오차가 15초 정도가 되고 18세기 중반에는 1일당 오차가 3초라는 고정도의 소형 시계가 개발되어 항해에 불가결의 아이템이 되었다.

과학의 역사에서는 종래의 기술혁신이 피크에 이른 때 그에 대신하는 새로운 싹이 나오는 경우가 자주 있다. 그것은 <시간계측>의 역사에도 같았다.

1921년에 영국의 윌리암 쇼트가 개발한 전기기계식 진자시계에 의하여 1년간에 생기는 오차도 약 1초정도가 되었다.

 

원자의 주기를 가지고 시간을 측정한다.

 

1927년 미국의 벨연구소에서 워렌 마리손(Warren Marrison, 1896년 5월 21일-1980년 3월 27일=미국 공학자)과 조셉 호톤((Joseph Horton)이 세계 최초의 쿼스시계(quartz clock/watch）를 만들었다.

쿼스(수정)에는 음차처럼 움직이는 성질이 있다. 전류가 수정을 통과할 때 수정에 틈이 생겨서 매우 규칙적인 속도로 변형된다. 이 변형으로 발생하는 작은 전류를 신호로 하여 쓸 수 있다.

쿼스시계는 구조적으로 자기나 진동 등 외부에서의 악영향을 받기 어렵고 압축되어 있어 보전이 거의 필요하지 않다. 이러한 특성에서도 시간을 측정할 때는 쿼스시계가 쓰이게 되었다.

이 때부터 단위의 기준은 인공물에서 이론으로 거점을 이동시켰다.

모두에 소개한 원자시계가 기초로 하고 있는 것은 세슘133원자의 기조상태의 2개의 초미세준위 사이의 천이의 주파수이다. 게다가 최초의 원자시계는 1949년에 미국국립표준국의 연구소(현. NIST)에서 만들어져 오늘날에도 미국에는 공식 시각을 나타내는 것으로 되어있다.

 

시간은 공간과 융합하고 인류는 <현재>를 잃고 있다.

 

긴 시간, 시간은, 주관적이면서 개인적인 것이라고 생각되었었다. 그러나 가리레오나 뉴턴 등의 <과학자>라 불리는 사람들이 등장으로 시간은 물리현상의 바로미터로서 개인과는 떨어진 존재가 되었다.　

비행기가 날기 시작한 무렵에도 시간은 어디에 있거나 일정하다고 믿었었다. 그러나 아인슈타인이 모든 것을 바꾸었다.

가리레오에 의한 <시간 계측 혁명>에서 3세기도 지나기 전에 새로운 혁명이 일어났다. 그것이 아인슈타인의 상대성이론이다.

그것을 간단히 말하면 <어느 관성계에서 동시에 일어나는 2개의 사상이 다른 관성계에서는 동시에 일어나지 않을 가능성이 있다.>고 한다. 곧 이동하고 있는 사람과 정지하고 있는 사람으로는 흐르는 시간이 다르다는 것이다. 우리들은 이미 공통한 <지금>을 누군가와 말할 수는 없다.

근대철학에서도 <시간>과 <공간>은 그 때까지는 전혀 바른 것이라고 생각했었다. 그러나 이 양자를 <시공>이라는 개념으로 정리해서 거리나 이동속도, 질량 등 무관계라고 생각하는 것이 시간에 어떤 영향을 끼치는가를 분명하게 밝힌 것이 아인슈타인의 공적이라고 할 수 있을 것이다. 마치 시간의 <상대성>이다.

그 후 초고정도의 원자시게에 의한 실증실험의 경과, 지표에서 떨어지면 약간이지만 시간의 흐름이 빠르다는 것 등도 관측되었다. 예를 들면 이런 연구의 덕택으로 GPS(전 지구 측위시스템)의 정도는 담보할 수 있게 되었다.

인류가 탐구해온 <시간>이라는 보이지 않는 것을 가시화시키려 하는 움직임은 우리들의 날마다의 생활을 지탱하고 있다.*

 

일본어원문=「1秒」とは何か？　時間を見えるものにするために、人類が4万年かけてたど り着いたもの.

출처=https://news.yahoo.co.jp/articles/8ca3ccd

* 저자=피에로 마르틴(Martin，Piero)

           이탈리아 파도바대학(Università degli Studi di Padova、약칭UNIPD）교수. 전문은 실험물리학(열핵              융합)

*번역자=가와시마 렌(川島 蓮)

            문화인류학 및 잰더학 연구자. 호주국립대학 박사

           (PhD., International, Political and Strategic   Studies.) NHK 월드뉴스 동시통역.

* 집필자=도야마 가나리((富山佳奈利)

         종합전기메이커, 우주항공연구개발기구（JAXA）등을 거쳐서 2016년부터 사이언스 라이터로 활동.