Annons

Att mäta tid Pendelns svängningar, som började utnyttjas i mitten av 1600-talet, gjorde klockorna mycket noggrannare. I dag har vi atomur. Men ingen klocka kan gå helt i takt med jordens bana.

Bild: 
Michael Morgenstern / The Ispot

På jakt efter tidens gång

Vår kalender är ett lappverk av olika historiska system för att hålla ordning på dagar och år. Den kräver ständig justering för att stämma. Skulle tideräkningen kunna bli bättre med hjälp av modern vetenskap?

Författare: 

Publicerad:

2016-12-21

Klockor klämtar och himlen blommar upp av fyrverkerikaskader. Alfred Tennysons dikt ”Nyårsklockorna” hörs ur en högtalare. Vi skålar och lyckönskar varandra, och en eller annan avlägger högtidligt löfte om att lägga sig till med nya vanor.

Vi går in i år 2017. Samtidigt blir det år 4350 i Sydkorea och år 2560 i Thailand. Den koptiska kalendern, som har sitt nyår i september, är inne på år 1733. Astronomer och arkeologer har också egna numreringar av åren, och inne i datorernas programkod finns ytterligare andra sätt att räkna tid.

– Att välja ett lämpligt år för att starta en årsräkning måste nog innehålla en god portion godtycklighet. Att ta kung Oscar II:s första regeringsår är lika bakvänt, eller rimligt, som vad som helst annat, säger Bengt Gustafsson, professor i astrofysik vid Uppsala universitet.

Efter lite klurande kommer Bengt Gustafsson fram till ett helt annat förslag. Men innan vi kommer till det, låt oss ta detta med tideräkning från början. Eller åtminstone från Kristi födelse.

Den gregorianska kalendern, som vi i västerlandet använder, har fått stort genomslag världen över. Den börjar tideräkningen med Kristi födelse. Vi skriver e.Kr., som i efter Kristus.

När munken Dionysios införde systemet att räkna åren från Jesu födelse befann han sig redan i 500-talet enligt sin egen räkning. Detaljerna i Bibeln må vara osäkra, men om vi ska ta fasta på Matteusevangeliets skildring var Herodes kung i Judeen när Jesus föddes. Herodes dog år 4 f.Kr., enligt vår tideräkning.*

Det finns alltså ett visst mått av godtycke inbyggt i att ange åren ”efter Kristus”. Dessutom finns det många som har invändningar mot att använda en beteckning som förutsätter att det har existerat en Kristus. Därför kan man också säga ”enligt vår tideräkning”, förkortat e.v.t. Det kan möjligen vara ett sätt att sopa under mattan att det är fråga om en tideräkning som har stadiga rötter i västerländsk kristendom.

Men det finns praktiska problem också. Det finns nämligen inte något år noll. Därför är det tre år från 1 f.Kr. till 3 e.Kr., inte fyra år, som ett datorprogram gärna skulle vilja ha det till. Sättet att räkna år härstammar från en tid då nollan var okänd och negativa tal i bruk bara i Kina, och därför sitter vi här med ett årtalssystem som räknar åren framåt och bakåt med början från 1.

Astronomer som beräknar tidpunkter för solförmörkelser och andra astronomiska händelser kallar år 1 f.Kr. för år 0, och till exempel år 7 f.Kr. kallas –6. Många som är skolade med termometrar och tallinjer tycker nog att detta är helt rimligt, vilket i sin tur visar hur lätt det är att vänja sig vid sådant som en gång i tiden var banbrytande.

Termometerliknelsen är intressant på ett annat sätt. Ju varmare det är, desto mer rör sig materiens smådelar, men omvänt finns en temperatur där all sådan termisk rörelse avstannar. Den absoluta nollpunkten är basen för Kelvinskalan, som ofta används för att ange temperatur i vetenskapliga sammanhang. Varför inte göra på liknande sätt för att räkna tid? Att ta en nollpunkt långt tillbaka och räkna framåt därifrån tar bort alla problem med hantering av negativa årtal. Vi skulle slippa räkna baklänges när det handlar om stora delar av de mänskliga kulturer som funnits.

Om vi helt enkelt skulle kalla 2017 för 12017 skulle år noll hamna ungefär vid tiden för jordbrukets uppkomst. Hela den skrivna historien och de flesta år som vi människor är intresserade av att prata om skulle räknas framåt från denna punkt. Paleontologen Cesare Emiliani skrev 1993 till den vetenskapliga tidskriften Nature och startade en diskussion om att räkna år enligt holocen era, som han kallade det här systemet. Det tycks ha lett till en kortvarig debatt, men fick inga praktiska följder.

Men varför inte tänka större? Den absoluta nollpunkten för tiden är ju inte när jordbruket uppkom, utan när universum blev till. Att räkna från världens tillkomst känns estetiskt tilltalande, och det har försökts flera gånger. Den judiska tideräkningen sätter världens skapelse till det år som vi kallar 3761 f.Kr., medan den bysantinska tideräkningen anger att världen blev till 5509 f.Kr. Numera har vi förstås helt andra förutsättningar för att faktiskt avgöra hur gammal världen är.

Att räkna åren från universums tillkomst för 13,8 miljarder år sedan innebär dock några praktiska svårigheter. En av dem är att vi inte kan räkna dagarna från en tidpunkt som inte är noggrannare bestämd än plus/minus 20 miljoner år. Visserligen diskuterar kosmologer vad som hände si och så många minuter efter big bang, men exakt hur länge sedan detta är kan ingen ändå säga. Osäkerheten ligger i årmiljonerna fram till vår tid. Att räkna från att solen eller jorden bildades ger samma svårighet, men med den extra komplikationen att det var en lång process och inte något som inträffade vid ett bestämt ögonblick.

Somliga forskningsgrenar som handskas med tidens djup har ett annat sätt att hantera problemet. De tar sin utgångspunkt i vår egen tid och räknar bakåt. Vårt eget nu är väl definierat, och osäkerheterna hamnar i andra änden av måttet. Vår fjällkedja, Skanderna, blev till ”400 Ma” – för 400 miljoner år sedan.

Det bökiga med detta är möjligtvis att ”nu” hela tiden flyttar sig. Det spelar just ingen roll när man talar om berg och kontinenter; all vår geologiska referenslitteratur har samma ”nu” som den geologiska tiden. Inom historia och arkeologi kan det flytande nuet ha lite större betydelse. För att det ska gå att jämföra åldersbestämningar som år 1956 gjordes med kol-14-metoden med sådana som gjordes 2016 justeras siffrorna till samma referensram. Resultaten anges i antal år BP, before present, före nutid. ”Nutid” definieras som 1950, eftersom det var ungefär då som resultat av kol-14-dateringar först började publiceras.

I det här systemet kan dateringar hamna i området ”efter nutid”, vilket kan kännas bakvänt. Men vem vet vilket system arkeologer använder om några hundra år?

Det är inte bara ”nu” som flyttar sig. Allt flyttar sig. Genom tiderna har människor alltid försökt förankra kalendern i astronomiska fenomen, i himlakropparnas rörelser, men stött på svårigheter när tiden ska paketeras i raka rader och regelbundna cykler. Det hade varit ganska lätt om solsystemet hade varit ett urverk där kugge går i kugge, och antalet dagar och månader går jämnt upp på året, precis som minuter och sekunder delar timmarna.

I system som räknar åren med utgångspunkt i månens faser kommer varje år att förskjutas högst märkbart – när nymånen har passerats tolv gånger har det gått ungefär elva dagar mindre än på vårt solår. Den muslimska hijrakalendern baserar sig på månen, och det är därför fastemånaden Ramadan under några år har inträffat under sommaren här på norra halvklotet, men gradvis rör sig mot våren.

Inte heller antalet dagar går som bekant jämnt upp på året. I kalendern som infördes av Julius Caesar räknades antalet dagar på året till 365 ¼, men inte heller det fungerade i längden. Genom århundradena byggdes felet ohjälpligt på, vilket till slut, på 1580-talet, ledde till påven Gregorius XIII:s kalenderreform, då tio dagar helt sonika hoppades över och ett nytt system för skottdagar infördes. Sverige införde den gregorianska kalendern 1753 (se även F&F 8/2003).


Himlavalvets kalender
Människan har genom historien utvecklat många olika sätt att hålla ordning på högtidsdagar och andra viktiga tidpunkter under året. Den gemensamma nämnaren är att tideräkningen knyts till fenomen på himlavalvet.

Solens plats på himlen
Ekliptikan är det plan där vi ser solen under jordens årslånga bana runt solen. Himmelsekvatorn är ett plan rakt ut från jordens ekvator.

Eftersom jordens lutning sakta ändras flyttar sig vårdagjämningspunkten i förhållande till de stjärnor som syns i bakgrunden. Ett helt varv runt ekliptikan tar 26 000 år.

Bild: 
Johan Jarnestad

I datorernas inre värld har året ingen särskild betydelse – där räknas bara sekunder eller bråkdelar av sekunder. När det handlar om att sätta en tidsstämpel på en fil, finns inget behov av att ta hänsyn till en avlägsen forntid. Där räcker det att räkna bråkdels sekunder från början av 1970, som världens Unix-system gör. Windows-världen tar till lite större marginal och utgår ifrån 1601. Det ska ha att göra med skottåren i den gregorianska kalendern, som faller bort vid jämna århundraden utom de som är jämnt delbara med 400. På 1990-talet, när den här Windows-dateringen infördes, var det senaste hundraåret som haft en skottdag år 1600. År 1601 var alltså det första året i den då pågående 400-årscykeln som tog slut år 2000.

Att ta sikte på de avlägsna stjärnorna skulle kunna vara ett sätt att få året att ligga fast, om det inte vore för att jorden vickar och vinglar en aning. Jordaxelns riktning avgör årstiderna, men eftersom den inte pekar i en konstant riktning, blir tiden det tar mellan två vårdagjämningar lite kortare än den tid det tar för oss att komma tillbaka till samma punkt i jordbanan. Så årstidsåret, det tropiska året, är inte lika långt som stjärnåret, det sideriska året. Nu kan vi se stjärnbilden Orion, med det karakteristiska bältet av tre stjärnor, på vinterkvällarna. Men om 13 000 år får jordborna i stället titta efter Orion vid samma tid på sommarkvällarna (om de inte befinner sig så långt norrut att kvällen är för ljus för att alls se stjärnorna). Så länge vi är överens om vilken sorts år vi räknar med, är detta inget problem för kalendern, och dagarnas längd kan sedan passas in i året så gott det går med hjälp av skottdagar.

Men de avlägsna stjärnorna är ändå den yttersta referensram vi har. På Onsala rymdobservatorium finns en av de atomklockor som håller reda på tidmätningen i världen, och där arbetar Mikael Lerner. Han beskriver hur atomtiden i sin tur ska jämkas med jordens rotation. Det är radioteleskop som används för att mäta upp exakta riktningar till kvasarer, några av de mest avlägsna objekt vi känner till. Det är sådana mätningar som ligger till grund för de skottsekunder som ibland skjuts in i vår tideräkning. De behövs för att kompensera för ojämnheter i jordens rotation, som bland annat uppstår vid jordbävningar och andra händelser som fördelar om jordens massa. Men skottsekunderna är en krånglig olägenhet för översättningen mellan datorernas interna tid och vår kalender, eftersom de måste stoppas in manuellt och inte följer något matematiskt mönster.

– Men man kan ju fråga sig varför tidmätningen ska vara så stjärnfixerad egentligen, säger Mikael Lerner. För det vardagliga livet spelar det ingen roll om klockan kommer någon sekund ur fas med stjärnorna. Vi använder ju ändå tidszoner och inte lokal soltid på varje ort.

Invändningen av skottsekunder är därför omdebatterad, och den avskaffas kanske snart. Men även om vi skulle tillåta sekunderna att driva i väg lite, så kommer det ändå till en punkt då den gregorianska kalendern måste jämkas för att hålla sig i takt med jordens färd runt solen.

– Efter ett par årtusenden får vi hitta på någon ny regel, säger Mikael Lerner.

Vi får nog finna oss i att kalendern inte kan fastslås en gång för alla, utan måste justeras allt eftersom. I synnerhet om vi hoppas att vår nuvarande civilisation ska överleva genom århundraden och årtusenden framöver.

Jorden bromsas också av månen, vilket gör att dygnet långsamt blir längre. Det handlar bara om tusendels sekunder per århundrade, men till slut kommer också det att märkas. (Läs mer om hur månen påverkar jorden i F&F 1/2015.)

Lyfter vi blicken ytterligare blir det ännu mer komplicerat. Tid är nämligen inte detsamma överallt. Einstein beskrev hur klockor ser ut att gå olika fort när de rör sig i förhållande till varandra. För den som har en enkel partikeldetektor, inte mer avancerad än att den går att bygga själv, syns det här hela tiden i form av de partiklar som kallas myoner. De skapas hela tiden av kosmisk strålning som faller in mot atmosfären, men de är så kortlivade att de inte skulle kunna nå jordytan om det inte vore för att de har hastigheter nära ljusets så att deras tid töjs ut jämfört med vår.

Tiden går också olika beroende på gravitationens styrka, vilket betyder att tiden går fortare för en satellit i omloppsbana än den gör vid havsytan. Det här är något som gps och liknande positionsbestämningssystem hela tiden kompenserar för. Skillnaden är liten, men visar ändå på att det här med att hålla tiden är svårare än man kan tro.

För att upprätthålla tideräkningen blir det alltså till att anlägga ett perspektiv som fungerar med mänskliga mått och lokalt där vi befinner oss. Att utgå från hur händelser i rymden ser ut från jordytan duger. Åtminstone så länge vi är en planetbunden civilisation och inte har kolonister som rör sig med mycket hög hastighet bort från jorden, eller mot den.

Och där är vi tillbaka till problemet med att välja en tideräkning som är universell, åtminstone för alla människor. Går det att ta hjälp av stjärnorna, trots allt? Finns det någon väl avgränsad astronomisk händelse, obunden av mänskliga kulturer som, sedd från jorden, kan tas som objektiv utgångspunkt?

Astronomen Bengt Gustafsson föreslår en supernova. Man skulle kunna välja den som syntes år 1054, eller supernovan den 23 februari 1987. Den senare syntes vid en väl bestämd tidpunkt i den japanska neutrinodetektorn Kamiokande. En annan möjlig hållpunkt är den första gravitationsvågen som fångades upp av LIGO i september 2015. Men Bengt Gustafsson menar att ett sådant val av tidpunkt att räkna utifrån ändå inte skulle bli mer objektivt eller riktigt, eller ens obundet av den kultur som använder tideräkningen.

– Vill man finna sig i det kunde man ju förlägga startpunkten till exempelvis den 10 december 1948, det vill säga dagen för kungörandet av FN:s deklaration om de mänskliga rättigheterna. I princip har jag svårt att se att man inte kan acceptera en sådan speciell, mänsklig konvention. För när allt kommer omkring är ju frågan om inte tiden, mätt på vårt sätt, också den bara är ett slags mänsklig konstruktion, utan allmän giltighet.

*Texten angav ursprungligen att Quirinius, ståthållaren i Syrien, dog år 4 f.Kr. I själva verket var det en annan viktig person i Bibelns skildring av Jesu födelse som dog detta år, nämligen kung Herodes. Vi har rättat detta här.

Du har just läst en artikel från tidskriften Forskning & Framsteg. Prenumerera här.

Kommentera:

Dela artikeln:

TIDNINGEN FÖR DIG SOM ÄR NYFIKEN PÅ ALLVAR
10 nummer 779 kr
2 nummer 99 kr
Du vet väl att du kan läsa Forskning & Framsteg i din läsplatta? Ladda ned appen från App Store eller Google Play. (Läsplatteutgåvan ingår i alla prenumerationer.)

Lägg till kommentar