Kelloja ja aikaa pienessä paketissa

Kalenteri

 Aikaa on mitattu koko ihmiskunnan historian ajan. On ollut tärkeää tietää vuodenaikojen vaihtelu, kylvö- ja sadonkorjuuajat sekä juhlapäivät, jotka määräytyvät Auringon, Kuun ja tähtien mukaan. Kalentereita on jouduttu säätämään, jotta ne ovat pysyneet samassa rytmissä vuodenaikojen kanssa.

Stonehenge oli ensimmäisiä kalentereita. Sen kivipaadet näyttivät kesä- ja talvipäivän seisauksen ja mahdollisesti myös Kuun pimennysten ajat. Tarkkaan ei tiedetä, onko Stonehenge ollut observatorio, aurinkokultin palvontapaikka vai kalenteri. Kalenterit ja kultit liittyvät toisiinsa, sillä monissa kulttuureissa on ollut tärkeää, että pyhäpäivät ja seremoniat ajoittuvat oikeaan aikaan suhteessa taivaankappaleisiin. Juutalaiset ja muinaiset kreikkalaiset sovittivat kalenterinsa niin, että tietyt juhlat osuivat aina täydenkuun aikaan ja nykyisinkin pääsiäinen on riippuvainen kevätpäivänseisauksen ja sitä seuraavan täydenkuun ajankohdasta. Auringon ja kuun liikkeet olivat tärkeitä myös Julius Caesarille, joka loi perustan nykykalenterille, ja astronomeille, jotka 1500-luvulla määrittivät pyhäinpäivän paikan laskulevyjen avulla.

 Kello

 Ajan mittaamiseen tarvitaan liikettä. Elleivät taivaankappaleet olisi määrätyssä liikkeessä keskenään, voitaisiin tuskin ajatella ajanmittauksen syntyneen. Säännöllinen, yhtäjaksoinen liike taivaankappaleiden välillä ja siitä johtuvat Maasta havaittavat ilmiöt johtivat ajan jakamiseen. Muutokset ilmastossa ja luonnossa opettivat tiedon eri vuodenajoista. Valo ja pimeys antoivat aiheen ajan jakamiseen pienempiin jaksoihin ja verrattaessa Auringon ja tähtien keskinäistä asemaa päästiin tarkempaan ajanmittaamiseen.

 Ajanmittaus rakentuu käsityksille taivaankappaleiden liikkeistä. Maan Auringon ympäri kiertäminen kestää vuoden ja maapallon akselinsa ympäri kierähtäminen vuorokauden. Maan pyörähdysaika on vakio, minkä vanhat sivistyskansatkin tiesivät, joten vuorokausi tuli ajanmittauksen perusyksiköksi.

Taskuaurinkokello Suomen Kellomuseon
                        näyttelyssä
Taskuaurinkokello 1700-luvulta

 Entisajan ihminen ei ollut ajan orja vaan eli Auringon ja vuodenaikojen mukaan. Ensimmäinen ajanmittari oli maahan pystytetty tikku. Seuraamalla tikun heittämän varjon liikettä oli mahdollista määritellä melko tarkasti, miten suuri osa päivästä oli kulunut ja miten paljon työtä oli jäljellä ennen pimeää. Ideasta kehittyi aurinkokello, joka seurasi varjon etenemistä pyöreällä, kahteentoista sektoriin eli tuntiin jaetulla alustalla. Yksi tunti ei kuitenkaan ollut vakioyksikkö. Päivän pituushan riippuu vuodenajasta, mutta silti päivä jaettiin aina 12 tuntiin, joten kesällä tunnit olivat pidempiä kuin talvella.

Sitä ei tarkkaan tiedetä, miksi juuri luku 12 tuli tuntien määräksi. Se on ehkä valittu siksi, että luvulla on monta jakajaa tai sillä on ollut yhteyttä kyseisen kansan uskonnollisten tapojen kanssa.

 Ainakin assyrialaiset, babylonialaiset ja egyptiläiset keksivät ajatuksen käyttää sopivien kappaleiden varjoa ajanmittaamiseen. Tällaiseksi ajamittaamisen välineeksi kävi esimerkiksi torni, pylväs, obeliski, korkea rakennus tai vuorenhuippu. Tiedettiin, että kappaleen varjo oli pisin aamulla, lyhyempi päivällä ja piteni taas illalla auringon laskiessa länteen.

vesikello
Piirros yksinkertaisesta vesikellosta.

 Aurinkokello oli pitkään hallitseva ajanmittari, mutta sillä ei voinut mitata aikaa pilvisellä säällä eikä yöllä. Vesikellon myötä tultiin riippumattomiksi Auringosta. Vanhimmat vesikellomallit ovat peräisin Egyptistä n. 3400 vuoden takaa. Ensimmäiset vesikellot olivat yksinkertaisia: vedellä täytettyyn maljaan oli tehty pieni aukko, josta vesi virtasi tipoittain ulos. Vedenpinnan korkeuden muutos ilmaisi ajan kulumista. 

 

Tiimalaseja Suomen Kellomuseon näyttelyssä
Hiekkakellot eli tiimalasit olivat pitkään käytössä.

Hiekkakellot keksittiin lasinvalmistustaidon myötä n. 1500 eKr. Tiimalasit olivat hämmästyttävän täsmällisiä ja niiden ympärille syntyi kokonainen tieteenala, joka tutki mm. eri hiekkalajien ominaisuuksia.

 Öljykello oli öljylamppu, jossa öljy kesti tietyn ajan. Öljysäiliön kyljessä oli tuntiasteikko. Tämä ajanmittauslaite oli käytössä 1500-luvulla.

 Kynttiläkellon kyljessä oli myös asteikko. Usein kynttilän vahaan oli lisäksi valettu metallikuulia, jotka putosivat kynttilän palaessa metallilautaselle ja äänellään osoittivat ajan kulumista. Kynttiläkelloja käytettiin 1800-luvulla.

 Ensimmäinen mekaaninen kello rakennettiin viimeistään 1283 Bedfordshiressä Englannissa. Jo 700-luvulla ovat saattaneet arabit valmistaa mekaanisia kelloja, mutta varmuutta tästä ei ole. Toinen epäilyttävä tarina kertoo, että munkki Gerbert Madgeburgista Ranskasta suunnitteli ja rakensi ensimmäisen mekaanisen kellon vuonna 990. Hänestä tuli myöhemmin paavi Sylvester II. Paavien taustalle haluttiin aina liittää merkittäviä urotekoja, joten tarinan todenperäisyyttä on epäilty. Vieläkin kuitenkin joissain lähteissä mainitaan paavi Sylvester II spindelikäynnin keksijänä.

 1200-luvun lopussa ja 1300-luvulla kelloja asennettiin kirkkojen torneihin eri puolilla Eurooppaa. Lontoon St. Paulin katedraali sai kellon 1286, Westminster Hall 1288 ja 1292 Canterburyn katedraali. Vuonna 1348 Lontoon Dover Castle sai lyöntikoneistolla varustetun kellon ja 1354 Strassburgin tuomiokirkko Saksassa sai kellonsa.

 Aikakaudella mekaaninen kello oli tekniikan huippu, sillä painon ja hammasrattaan avulla pystyttiin jo seuraamaan aikaa vuorokauden ympäri. Luostarien rukouselämän tiukka noudattaminen helpottui, kun yölläkin tiedettiin ajan kulku ja voitiin herättää munkit rukoushetkeen. Parhaiden kellojen käyntipoikkeama oli neljännestunti vuorokaudessa, mutta kello, joka heitti tunnilla vuorokaudessa ei ollut mitenkään poikkeuksellinen.

 Aurinkokello oli vielä laajalti käytössä mekaanisten kellojen aikakaudellakin. Keskiajan aurinkokelloja sijoitettiin mm. kirkkojen ulkoseiniin. Siitä kehitettiin myös taskukokoisia malleja, jotka olivat varsin kömpelöitä käytössä.

 Vuorokauden jakaminen tunteihin oli kauan riittävän tarkka ajanmääritys. Mekaanisten kellojen myötä tuli mahdolliseksi jakaa tunti pienempiin yksiköihin, mutta vielä keskiajalla siihen ei ollut suurtakaan tarvetta. Monissa mekaanisissa kelloissa oli vain tuntiosoitin. Tunnin jako 60 minuuttiin on perua babylonialaisesta matematiikasta, joka perustui 60-järjestelmään. Nykyään 60:llä jakaminen tuntuu epäkäytännölliseltä, koska muissa mittayksiköissä käytetään 10-lukujärjestelmää. 

 Varhaisten mekaanisten kellojen käyttövoimana oli paino, jota maapallon vetovoima veti hitaasti alaspäin. Kelloja ei siksi voinut siirtää paikaltaan. 1400-luvun lopulla tulivat käyttöön ensimmäiset jousivetoiset kellot. Niitä saattoi siirtää, mutta aluksi ne eivät olleet kovin tarkkoja, koska jousen voima oli heti vetämisen jälkeen suurempi kuin vedon loppupuolella. Kellon käynti tarkentui kun keksittiin uudenlainen käyntimekanismi, jossa nk. kierukka tasoittaa jousen jännityksen heikkenemistä.

Prahan
                        astronominen kello
Prahan vanhan kaupungin torilla oleva astronominen kello.

Monet keskiajan kellot olivat komeita käsityötaidon mestariteoksia, kuten kuuluisa astronominen kello Prahan vanhan kaupungin torilla. Nykyäänkin väkeä kerääntyy tasatunnein seuraamaan kellon näytöstä. Kuolema tutkii tiimalasiaan, nykäisee kellon narusta, ja apostolit astuvat esiin. Apostolien kierroksen jälkeen kukko kiekaisee ja kello lyö tasatunnin merkiksi. Monimutkainen kello näyttää myös Auringon ja Kuun liikkeet suhteessa Maahan, jota pidettiin universumin keskuksena. Mekaanisten kellojen myötä syntyi käsitys, että koko maailmankaikkeutta ja myös ihmistä voidaan verrata kellokoneistoon.

 

Strassbourgin kello korvattiin 1500-luvulla toisella kellolla, joka on edelleen yksi tunnetuimmista nähtävyyksistä Saksassa. Kelloa uudistettiin vielä 1830-40-luvuilla ja siitä tuli ihmeellinen taidonnäyte. Kello on jaettu kolmeen kerrokseen. Tähtitieteen pallo pyörähtää ympäri kerran vuorokaudessa ja osoittaa Auringon nousun ja laskun sekä tähtien kulun taivaalla. Pallossa on 5000 tähteä oikeilla paikoillaan.

Kellosta löytyy ikuinen kalenteri kuukaudelle, viikolle ja päivälle. Apollo ja Diana osoittavat nuolilla oikeaa päivää. Toinen taulu antaa vuosiluvun, aurinkokierron (28 vuotta), kuunkierron (19 vuotta), vaihtuvat ja pysyvät juhlapäivät.

31.12-31.1. kellossa on sanat ”tavallisen vuoden alku”, Karkausvuoden alussa sana ”tavallinen” jää pois ja karkauspäivä ilmestyy helmikuun loppuun. Kun kello lyö 12 yöllä 31.12. vuoden vaihtuvat juhlapyhät asettuvat oikeille kohdilleen ja pysyvät vuoden loppuun asti. Oma paikkansa löytyy myös aurinkoajan näytölle. Ensimmäisen ja toisen kerroksen välissä on kaksi jumalatarta, joista toisella on kädessään kello ja valtikka lyöden neljännestunnit. Elämän ikäkausia esittävät olennot toistavat nämä lyönnit. Joka neljännestunti astuu esiin ihminen lyömään neljännestunnit pienempään kelloon. Ensimmäisen neljänneksen lyö lapsi, puolen tunnin nuorukainen, kolmeneljännestä lyö mies ja täydet tunnit lyö vanhus suurempaan kelloon. Toinen jumalatar kääntää tiimalasin joka tunti.

Kellosta löytyvät myös Kopernikuksen järjestelmän mukainen kiertotähdistö säännönmukaisine ratoineen, tähtikuvioineen ja Auringon- ja Kuun pimennykset. Kolmannessa kerroksessa on kuolema kello kummassakin kädessään.

Kellossa on myös Kristus apostoleineen. Kellon ollessa 12 päivällä saapuvat apostolit, kääntyvät Kristuksen puoleen ja kumartavat vuorotellen. Kristus kohottaa kätensä ja siunaa heidät, mutta Juudas joukon viimeisenä ei halua kumartaa ja palaa takaisin saamatta siunausta. Tornin huipulla on kukko, joka heiluttaa siipiään, kiekuu kolmasti ja avaa nokkansa, kun Juudas kieltäytyy kumartamasta. Kolmannen kerroksen yläpuolinen kellokupoli on soittolaite, joka esittää virsiä.

1510 Nürnbergissä Peter Henlein teki kannettavan kellon, jossa vetovoimana oli jousi. Häntä pidetään taskukellon keksijänä. Ensimmäiset kannettavat kellot olivat lieriönmuotoisia ja suuria. Myöhemmin ne saivat mitä mielikuvituksellisempia muotoja, koska niitä pidettiin myös koristeina mukana.

Heilurin keksiminen paransi kellojen tarkkuutta. Galileo Galilei oli jo 1580-luvulla havainnut, että samanpituisten heilurien heilahdusaika ei riipu painon suuruudesta, eikä heilahduskulmasta, vaan on vakio.

1630-luvulla keksittiin sekä emali että kellon lasi.

1649 Galilein poika Vincenzo teki Galileon ohjeiden mukaan heilurikellon. Jo Galileo Galilei itse todennäköisesti kokeili myös heilurikelloa, mutta vasta 1657 hollantilainen Christiaan Huygens valmisti ensimmäisen käyttökelpoisen heilurikellon, jonka käyntipoikkeama oli enää alle minuutin vuorokaudessa.

1680-luvulla minuuttiosoitin ilmestyi ensimmäistä kertaa kelloon. 1750-luvulla Yhdysvalloissa alkoi laajempi kelloteollisuus, jonka valttina oli kestävyys. Sekuntiosoitin tuli kelloon vasta 1800.

1889 rakennettiin heilurikello, jonka tarkkuus oli ennennäkemätön. Vuoden kuluessa kellon virhe oli alle 4 sekuntia.

Uusi asia oli, että mekaaniset kellot rekisteröivät ajan pieninä askelina – heilurit saivat hammaspyörän siirtymään pykälän eteenpäin, päinvastoin kuin tiimalasi, joka rekisteröi ajan soljuvana virtana. Nyt aika pilkottiin pieniin yksiköihin, mikä alkoi vaikuttaa ajattelutapaan. Aika hahmotettiin annoksina, ei enää virtana tai toistuvina sykleinä.

 Kronometri

Kelloseppä
                        Väinö Maukosen pöytäkronometri Suomen
                        Kellomuseossa
Väinö Maukosen valmistama kronometri.

Vuonna 1714 Englannin parlamentti lupasi 20 000 punnan palkkion luotettavan merenkulussa käytettävän kellon keksijälle. Auringon sijainnista näki leveysasteen, mutta ilman vakaita kiintopisteitä ei tiedetty pituusastetta. pituusasteen määrittämiseksi piti tietää ero laivan paikallisajan ja viimeisen lähtösataman ajan välillä. Jos tiedettiin tarkka aika, voitiin laskea pituusaste, koska Maa pyörii kerran vuorokaudessa akselinsa ympäri ja liikkuu siis 15 astetta tunnissa.

Paikallisaika voitiin määrittää Auringon tai tähtien perusteella, mutta lähtösataman aikaa varten tarvittiin kello, joka pysyisi ajassa myrskyistä huolimatta. Tarkka paikanmääritys merellä oli lähes mahdotonta, kunnes yorkshireläinen kirvesmies John Harrison kehitti 1735 laivan kronometrin. Hän jatkoi vielä kehitystyötään ja nykyisin Harrisonin viisi kronometriä on näytteillä Greenwichissä. Harrisonin kronometrin poikkeama 81 vuorokauden merimatkalla oli 5 sekuntia. Kronometri piti pintansa lähes 200 vuotta, kunnes sen syrjäytti ensin radio ja sitten satelliittipaikannin.

Kelloja kansalle

 Ennen useimmat kellot olivat julkisia. Kaupungin ainoa kello oli yleensä kirkon tornissa ja tasatuntilyönnit kertoivat asukkaille ajan kulusta. 1400-luvun lopulla alettiin Euroopassa valmistaa koteihin seinä- ja pöytäkelloja, ja 1500-luvulla taskukelloja.

Jo 1700- ja 1800-luvun vaihteessa valmistettiin yksittäiskappaleina rannerenkaita, joissa oli kello. Ranskan keisarinna Josephine sai vuonna 1807 häälahjaksi rannekellon, joka muodostui kahdesta erillisestä jalokivin ja helmin koristelluista ranneketjusta – toisessa kello ja toisessa kalenteri. 

Vuosina 1880-1910 rannekelloja käytettiin melko yleisesti naisten korukellona, urheilussa ja sotilaskäytössä. Vuonna 1880 sveitsiläinen Constant Girard valmisti ensimmäisenä maailmassa Saksan keisarillisen laivaston upseereille 2000 rannekelloa, joissa oli kellotaulua suojaava metalliristikko.

Yksi syy rannekellojen yleistymiseen oli naisten sosiaalisen aseman muutos. Ensimmäisen maailmansodan myötä naiset siirtyivät kodeista työelämään. Kello oli välttämätön, mutta naisten asusteissa ei ollut paikkaa taskukellolle ja riipuskelloa oli monissa työtehtävissä mahdotonta käyttää. Niinpä riipuskellot muutettiin ranteessa pidettäviksi. Kelloon voitiin juottaa lenkit ranneketta varten tai kellolle ommeltiin nahasta pieni tasku, joka vyötettiin ranteeseen. 1920-luvulla markkinoille tuli myös valmiita nahkaisia ja metallisia rannekkeita riipus- ja taskukelloille.

Ensimmäiset varsinaisesti rannekelloiksi valmistetut kellot noudattivat vielä varsin pitkälti riipuskellojen muotoa. Kellon kuoret olivat pulleat ja vetonupissa oli kaula.

Aikaa 1910-1930 voidaan pitää rannekellon kokeiluvaiheena. Tuolloin tehtiin rohkeita tekniikka- ja muoto-kokeiluja.

1930-luvulta lähtien rannekellon rakenne vakiintui ja siitä tuli vähitellen yleisin kellotyyppi. Sveitsistä vietiin vuonna 1920 noin 7,2 miljoonaa taskukelloa ja 2,5 miljoonaa rannekelloa, kun jo vuonna 1934 rannekelloja vietiin 6 miljoonaa ja taskukelloja 3,2 miljoonaa.

Rannekelloja on käytetty 1800-luvulta lähtien. Niitä käyttivät aluksi lähinnä naiset, vasta ensimmäinen maailmansota toi ne laajemmin miesten käyttöön. Sodassa kaikkien täytyi pystyä noudattamaan samaa aikaa, joten sotilaille piti kehittää kestäviä kelloja. 1900-luvulla rannekellon käyttö yleistyi ja siitä tuli statussymboli. Köyhissä maissa vieläkin monella on ranteessaan kello, joka ei toimi.

Euroopassa on eri vuosisadoilla kokeiltu alkeellisia herätyskelloja, mm. vesikelloon perustuvia. Ensimmäisen mekaanisen herätyskellon kehittäjänä pidetään yhdysvaltalaista Levi Hutchinsia. Hänen kellonsa vuodelta 1787 oli aamu-unisten painajainen, koska ainoa mahdollinen soittoaika oli neljältä aamulla.

Ajatus herätyskellosta on eräällä tavalla mekaanisen kellon perusajatus. Ensimmäiset mekaaniset ajanmittauslaitteet asennettiin luostareihin ja ne ilmoittivat äänimerkillä rukoushetket ja siten ”herättivät” luostarin asukkaat toimimaan oikealla hetkellä.

Lattiakelloissa on herätysmekanismia käytetty 1700-luvun alusta lähtien ja ranskalaisista pöytäpendyyleistä kehitettiin 1800-luvun puolivälissä herätysmekanismilla varustettu pöytäkello.

Nykymielessä herätyskelloja alettiin käyttää vasta 1900-luvun alussa. Herätyskellojen massatuotanto käynnistyi Saksassa, ja herätyskelloista suunniteltiin sekä matka- että yöpöytäversioita. Herätyskelloissa ei ole heiluria vaan liipotin, joten niitä voidaan siirtää paikasta toiseen käynnin häiriintymättä.

Herätyskello on rannekellon jälkeen maailman levinnein kellotyyppi, jota miltei jokainen ihminen tarvitsee päivittäin. Nykyisin herätyskellon rinnalle on tullut matkapuhelimen herätyskello-toiminto, jonka symbolissa vanhanajan herätyskellon kuva ”mikkihiirimäisine” tiukukorvineen on säilynyt.

Aika saapuu Suomeen

Suomessa ensimmäiset tiedot kelloista ovat 1500-luvun lopulta, jolloin ainakin Turun tuomiokirkon tornissa oli kello. 1600-luvulla rakennetut tornikellot olivat pääasiassa kiertelevien ulkomaalaisten ”seijariseppien” valmistamia. Vasta vuosisadan lopulla jotkut kellosepät asettuivat maahamme pidemmäksi ajaksi ja oletettavasti heillä oli myös oppipoikia. Suomen varhaisimmat  talonpoikaiset  kellonrakentajat toimivat tiettävästi 1700-luvun alussa Pohjanmaalla. Varsinainen  koulutettu  kelloseppäkunta  alkoi  muodostua Suomeen 1700-luvun puolivälin jälkeen, kun maahan muutti kymmenkunta tukholmalaista kelloseppää.

Suomessa toimineiden kelloseppien yhteydet Tukholmaan olivat hyvin vilkkaat. Sieltä hankittiin kellojen osia, erityisesti tauluja ja kuoria. 1700-luvun aikana Suomessa lienee valmistettu  noin  500 taskukelloa,  kuitenkin vain viiden kellon kuoret tiedetään tehdyn Turussa. 1700- ja 1800-luvun vaihteessa taskukello oli verotettava ylellisyysesine, jonka hankintaan oli mahdollisuus vain hyvin varakkailla. Kultakuorinen taskukello maksoi suurin piirtein saman verran kuin kaupunkitalo ja hopeisestakin sai maksaa ratsuhevosen hinnan. Suomessa lienee ollut tuohon aikaan noin 12 000 taskukelloa.

Läheiset yhteydet Tukholmaan jatkuivat vielä autonomian ajan alussa, mutta Turun palon jälkeen 1827 ei Turussa ollut työtä kellosepille ja keisarikunnan pääkaupungin suuret markkinat alkoivat houkutella heitäkin. Pietarin merkitys kasvoi parin vuosikymmenen aikana niin voimakkaaksi, että 1840-luvulla toimintansa aloittaneista kellosepistä miltei jokainen oli hankkinut oppinsa siellä.

Samalla omaksuttiin Pietarissa vaikuttaneet tyylisuunnat empire ja myöhäisempire.  1890-luvulla Pietarissa oli suomalaisia kelloseppiä jo enemmän kuin Suomessa yhteensä. 1800-luvun kuluessa kellosepäntyön sisältö muuttui. Vuosisadan alussa pääasialliset tulonlähteet olivat kellojen rakentaminen ja korjaaminen. Vähitellen valmiiden tuontikellojen myynti tuli yhä tärkeämmäksi. Aluksi kelloja hankittiin Pietarista, mutta viimeistään 1880-luvulla jo suoraan sveitsiläisiltä ja saksalaisilta toimittajilta.

Suomessa, kuten muuallakin, papit käyttivät tiimalasia mittaamaan saarnansa pituutta. Yksityisiä kelloja alettiin ensin käyttää pappiloissa ja kartanoissa, mutta 1800-luvulla kaappikellot yleistyivät talonpoikaiskodeissakin.

Kaupunkien ulkopuolella toimineet kellonrakentajat eivät yleensä olleet saaneet muodollista koulutusta. Tarkalleen ottaen kellojen rakentaminen maaseudulla oli lainvastaista vuoteen 1824 saakka. Tätä sääntöä ei tosin kovin pontevasti ilmeisesti edes haluttu valvoa. Kellonrakentajista tunnetuimpia olivat Könnit, jotka valmistivat kelloja 1700-luvun lopulta 1860-luvulle saakka.
 
Talonpoikaisten lattiakellojen kaapit ottivat viiveellä tyylipiirteitä kaupungissa valmistetuista kellonkaapeista. Kun Tukholmassa siirryttiin rokokootyylisiin kaappeihin 1750-luvulla, Pohjanmaalla saatettiin käyttää barokkityyliä vielä 1780-luvulla. Kellonrakentajat myivät kellot yleensä ilman kaappia, joten asiakas rakensi kaapin itse tai teetti sen puusepällä. Tämä edesauttoi vanhojen muotojen ja tyylipiirteiden säilymistä käytössä sekä paikallisten koristeaiheiden sekoittumista niihin.

Tavallisten suomalaisten elämään kello alkoi vaikuttaa keskeisemmin vasta 1800-luvun loppupuoliskolla teollistumisen ja rautateiden myötä. Vuosisadan loppuun mennessä taskukellosta oli tullut jokamiehen varuste, jonka tahtiin yhä tarkemmin varsinkin kaupungeissa alettiin kiiruhtaa.

Aikavyöhyke poisti kaaoksen

1800-luvun lopulle asti paikkakunnat määrittelivät itse aikansa. Kun Aurinko oli taivaan korkeimmalla kohdalla, kello oli 12. Rautatieliikenteen kehittyessä yhtenäisen ajanmäärityksen tarve kasvoi. Jos matkusti Yhdysvaltojen halki 1870. kelloa piti siirtää uuteen aikaan 200 kertaa. Siksi kanadalainen rautatieinsinööri Sandford Fleming ehdotti maapallon jakamista 24 aikavyöhykkeeseen. 1884  pidettiin Washingtonissa konferenssi, jossa maapallo jaettiin 24:ään noin 15 pituusasteen levyiseen vyöhykkeeseen.

Suomen ensimmäinen rautatie, joka johti Helsingistä Hämeenlinnaan, avattiin 1862. Rautateiden virallisena aikana käytettiin Helsingin paikallisaikaa, joka ilmoitettiin lennättimellä muille asemille. Aikataulussa junat olivat minuutin tarkkuudella. Lähtöaika saattoi olla 6,9’ j.p.p. eli yhdeksän minuuttia yli kuuden jälkeen puolenpäivän (18.09). Suomi siirtyi noudattamaan 30. itäisen pituuspiirin eli Itä-Euroopan vyöhykeaikaa vappuyönä 1921. Koska Helsingin paikallisaika oli tästä vyöhykeajasta runsaat 20 minuuttia jäljessä, kelloja siirrettiin vappuyönä eteenpäin.  

24 tunnin ajannäyttö
Leijona-merkkinen taskukello Kellomuseossa
Leijona-merkkinen taskukello 24 tunnin näytöllä.

Uutinen vuodelta 1927: "Rautatiehallituksen esityksestä on kulkulaitosministeriö määrännyt, että valtion rautateillä on toukokuun 15p:stä 1928 otettava käyttöön 24 tunnin ajanlasku, mikäli sitä ei vielä ole valtion rautateillä käytössä." 

Rautatieliikenteen myötä 1800-luvun lopulla ongelmaksi tuli aikataulujen merkitseminen. Aikatauluissa saattoi olla merkintä "6.9 j.p.p." eli yhdeksän minuuttia yli kuuden jälkeen puolenpäivän tai sama aika saattoi olla merkittynä 6.09 i.p. Vakiintumaton merkintäkäytäntö ja se, että sama merkintä saattoi tarkoittaa aamua tai iltaa johti helposti väärinkäsityksiin. Ratkaisuksi tuli 24 tunnin aikajärjestelmä ja 24 tunnin kellotaulu. Muutoksen jälkeen sama aika ilmaistiin 18.09.

Suomessa 1920-luvulla tehty siirtyminen 24 tunnin aikajärjestelmään kuitenkin hämmensi ihmisiä. Vuosikymmenen lopulla myyntiin tuli 24 tunnin jaolla olevia kelloja, mutta niiden suosio jäi lyhyeksi. Ajanluku uuden mallisesta kellotaulusta oli vaikeaa, sillä tuntiosoittimen paikka oli toinen ja nopea kellonluku johti helposti virheeseen.

Aika vaatii tarkkuutta

1928 heilurikellot saivat kilpailijan, jonka käyntiä säätävät kvartsikiteet. Yhdysvaltalaistutkija huomasi, että kvartsikide värähtelee sähkösysäysten avulla ja värähtelyn taajuus pysyy tarkasti vakiona. Havainto johti ensin luotettavien kvartsikellojen käyttöönottoon ja 1970-luvun puolivälissä kellojen digitaalinäyttöön, jossa lukuja ohjaa 100 000 kertaa sekunnissa värähtelevä kvartsikide.

Vuonna 1967 ajanmääritys muuttui riippumattomaksi Maan kiertokulusta. Siihen asti sekunti oli määritetty olemaan 1/86 400 osa keskiaurinkovuorokaudesta eli ajasta, joka keskimäärin kuluu Maan pyörähtämiseen akselinsa ympäri. Nyt sekunti määritettiin cesiumatomin värähtelyn avulla. Yksi sekunti on 9 192 631 770 cesium-133-isotoopin atomin tietyssä energiatilan muutoksessa syntyvän säteilyn värähtelyjaksoa. Täten sekunti on tarkimmin määritelty kansainvälisen IS-mittajärjestelmän seitsemästä perusyksiköstä.

Eri puolilla maailmaa 65 laboratoriota mittaa cesiumatomien värähtelyä ja pitää näin virallisen ajan yhtenäisenä. Aikaa kutsutaan koordinoiduksi yleisajaksi (UTC, Coordinated Universal Time). uusia menetelmiä kehitetään edelleen, sillä kalsiumin, elohopean tai rubidiumin atomit saattavat olla vielä soveliaampia ajanmittaajia, ja silloin ajanmittauksen epätarkkuus voidaan vähentää yhteen sekuntiin 10 miljardissa vuodessa (nyk. 1 s miljoonassa vuodessa).

UTC ja Maan kiertokulkuun perustuva keskiaurinkoaika eivät kulje aivan samaa tahtia. Maan kierto hidastuu Kuun ja Maan keskinäisen vetovoiman vuoksi. Jotta UTC ja keskiaurinkoaika pysyisivät samassa tahdissa, on pakko lisätä silloin tällöin yksi karkaussekunti. Käytännössä se tapahtuu joko 30. kesäkuuta tai 31. joulukuuta juuri ennen keskiyötä niin että kellot näyttävät kahdesti peräkkäin 23:59:59. Viimeksi tämä tapahtui 31.12.1998. Sen jälkeen karkaussekuntia ei ole tarvittu, koska nyt ei maan liike olekaan hidastunut. Syynä lienevät jotkin muutokset Maan sisäosissa, mutta syytä ei tiedetä varmasti. 

Oma pulma ajanmittauksessa on GPS-navigointijärjestelmällä, joka ei huomioi UTC:n karkaussekunteja. GPS-aika oli 13 sekuntia edellä UTC-ajasta vuonna 2004. Haitat saattavat näkyä mm. lentoturvallisuudessa, koska käytössä on kaksi aikajärjestelmää – yksi navigointiin ja toinen kaikkeen muuhun.

Kello hallitsee ihmisten elämää

Monet toiminnot nyky-yhteiskunnassa edellyttävät ehdottoman tarkkaa ja yhtenäistä ajanmääritystä, kuten sähkövirran siirto maasta toiseen, pörssikauppa, tiedotusvälineet, puhelimet ja liikennevälineet. Urheilusuorituksissa mitataan sekunnin sadas- ja tuhannesosia, kemialliset prosessit voidaan laserin valoimpulsien avulla kuvailla femtosekunnin tarkkuudella. (Yhden femtosekunnin ja sekunnin suhde on sama kuin minuutin suhde maailmankaikkeuden ikään).

Aikaa osataan mitata yhä tarkemmin ja teknisesti tietomme ajasta kasvaa, mutta ihmiskunta on yhä enemmän kellon armoilla. Monen on vaikea sopeutua siihen, että aika vain kuluu, eikä sille voi mitään. 

Samaan aikaan eri aikaa eri kulttuureissa

Maapallo on jaettu 24 aikavyöhykkeeseen, mutta aikaa hahmotetaan eri lailla eri puolilla maapalloa. Toiset mittaavat aikaa minuutteina ja sekunteina, toisten ajalla ei ole alkua eikä loppua.

Aika voi tuntua eri tilanteissa eri pituiselta. Tilanteen lisäksi ajan kokemiseen vaikuttaa kulttuuri. Aikakäsitys voi olla syklinen, esimerkiksi vuodenaikojen kiertoon perustuva, joka on ollut ominaista maanviljelysyhteisöille. Teollisuusmaille on ominaista lineaarinen aikakäsitys, jossa ajalla on alku, loppu ja suunta.

2000-luvun taitteessa kalifornialainen psykologi Robert Levine tutki miten kiireistä elämä on eri maissa. tutkijat mittasivat 31 maassa kuinka nopeasti jalankulkijat keskimäärin kävelivät jalkakäytävällä, kuinka nopeasti asiakkaita palveltiin postissa ja verrattiin 15 julkisessa rakennuksessa olevaa kelloa maan viralliseen aikaan. Teollistuneet maat sijoittuivat kärkeen. Pohjoismaista ainoana tutkimuksessa oli mukana Ruotsi, joka sijoittui 7. sijalle. Kärkipaikan otti Sveitsi ja viimeisellä sijalla oli Meksiko.

Tutkimuksen mukaan maan elämäntahdin ja taloudellisen hyvinvoinnin välillä on yhteys. Kiireisimmät ihmiset asuvat maissa, joiden talous kukoistaa. Rikkaissa maissa aika on tärkeää; aika on siis rahaa.

Elämänrytmi on verkkaisempaa lämpimässä ilmanalassa, mikä voi selittyä ihmisen fysiologian aiheuttamilla rajoituksilla, sillä kuumuudessa ei ole elimistölle eduksi kiirehtiä. Toisaalta lämpimillä seuduilla ei tarvitse tehdä yhtä paljon työtä elintärkeiden asioiden hankkimiseksi. Tarvitaan vähemmän vaatetta ja asunnon lämmitystä.

Yksilökeskeisissä kulttuureissa, kuten länsimaissa keskitytään tuloksen tekemiseen ja kaikki aika käytetään hyödyksi. Jos kulttuurissa arvostetaan eniten ihmisten välisiä suhteita, asenne aikaan on rennompi. Esimerkiksi Pohjois-Afrikan kabyylit katsovat kiirettä karsaasti. Kiire on sopimatonta ja paholaiselle ominaista. Kelloa kutsutaan paholaisen myllyksi.

Malesiassa Kelantanin osavaltion asukkaat käyttävät kelloa koristeena – eivät ajan mittaajana. Hitaus on arvo. Sellainen, joka kieltäytyy viettämästä runsaasti aikaa ystävien, perheen ja naapureiden kanssa, on omituinen. Kiire on ahneutta, koska silloin ihminen omistaa liikaa aikaa aineellisen hyvän hankintaan.

Vaikka kello ja länsimainen kalenteri ovat käytössä liike-elämässä joka puolella maailmaa, suhteutuminen aikaan vaihtelee. Brasiliassa voi joku myöhästyä neuvottelusta 2 tuntia, eikä kukaan ihmettele asiaa. New Yorkissa jo 10 minuutin viivästys sekoittaa kaikkien aikataulut. Epätäsmällisyyttä voidaan jopa pitää tapana protestoida.

Monissa maissa aikaa ei mitata minuutteina ja tunteina, vaan tapahtumina. Asiat tapahtuvat kun ne tapahtuvat, eikä kellonajalla ole merkitystä. Meksikossa aikataulusta tiukasti kiinni pitävä tekee itsestään naurunalaisen. Täsmällisesti kokoukseen saapuva voi kuulla naljailua siitä, että on saapunut töihin aamulla siivousväen mukana. Madagaskarissa aikaa mitataan toimintoina. Jokin voi kestää ”saman ajan kuin kuluu aikaa riisin keittoon”. Nigeriassa sanotaan, että jokin tapahtuu ”nopeammin kuin maissi kypsyy”.

Länsimaissa täsmällisyys on ihanne ja toisten ajan varastaminen myöhästymällä on yhtä anteeksiantamatonta kuin näpistäminen. Kuitenkin monissa maissa ei lainkaan ajatella, että aika voisi kulua hukkaan. Vaikka tapahtumaa jouduttaisiin odottamaan, silloinkin tehdään jotain, kuten keskustellaan muiden kanssa tai istutaan hetki rauhassa. Kaikki aika on yhtä arvokasta.

Australian alkuperäisasukkaat eivät tee eroa menneisyyden, nykyisyyden ja tulevaisuuden välillä. Aika on vain eräänlainen tila, joka syntyi, kun ensimmäiset olennot heräsivät uniajasta maan alta ja lauloivat maan eläväksi.

Japanissa tapahtumien väliin jäävä aika on vähintään yhtä arvokasta kuin itse tapahtuma. Aikaa ajatellaan intervalleina eli ma-käsitteellä. Sen kirjoitusmerkki voi tarkoittaa väliä, aikaa, paikkaa ja tilaa. Matka on yhtä tärkeä kuin päämäärä. Japanilaisessa puutarhassa käytetään astinkiviä, joille kävelijän on pakko pysähtyä, katsoa alas ja nostaa katseensa. Kävelijä kohtaa matkallaan jokaisella askeleella uuden näkökulman.  

ESIM: 14.6.1985 ryhmä shiiaterroristeja kaappasi TWA-yhtiön lentokoneen ja otti panttivangiksi 40 yhdysvaltalaista. Neuvotteluissa terroristien puhemies ilmoitti, että panttivankeja surmattaisiin kahden päivän kuluttua, jos Israelin vankiloista ei vapautettaisi 766:ta libanonilaista. Viime hetkellä selvisi, että terroristit eivät olleetkaan asettaneet tarkkaa takarajaa, vaan he olivat käyttäneet ”päivää” merkityksessä ”jonkin aikaa”. Kun väärinkäsitys selvisi, 39 panttivankia saatiin vapautettua.

Ajan todellisuus

Ensimmäiset kellot mittasivat vain valoisan ajan tunnit. Nykyään mitataan sekunnin murto-osia. Kellot ovat kehittyneet paljon siitä, kun ihminen pystytti maahan tikun seuratakseen Auringon kulkua. Aikaa hallitaan tarkemmin kuin koskaan, mutta aika hallitsee ihmistä.

Nykyajan tehokkuus perustuu tarkkaan ajan käyttöön. Monilla on rannekello, mutta vaikka ei olisikaan, kelloja on joka puolella ja ajankulusta pysyy kyllä selvillä. Täsmällinen tarkkuus olisi vielä muutama sata vuotta sitten ollut aivan käsittämätöntä.

Aikaa on yritetty selittää ja pilkkoa paloiksi kauemmin kuin tiedämmekään. Aristoteles (384-322 eaa.) pohti, onko aika todellisuuden objektiivinen ominaisuus vai kuvitteellinen perspektiivi, joka syntyy ihmisen havainnoidessa todellisuutta. Hän teki eron ihmisen kokeman subjektiivisen ajan ja Auringon liikkeistä mitattavan objektiivisen ajan välillä. Vuonna 1781 Immanuel Kant teoksessaan Puhtaan järjen kritiikki poisti fyysisestä todellisuudesta ajan ja tilan sekä yhteyden syyn ja seurauksen välillä. Kant siirsi ne ihmisen tietoisuuteen. Aika on olennainen osa ihmisen todellisuuden kokemusta, mutta aika ei välttämättä ole todellisuutta.

Entropia

 Tämän hetken tiedemiesten paras selitys ajan olemuksesta on, että aika kulkee kohti kaaosta. Maailmankaikkeudessa kaikella on vain yksi suunta ja se on yhä kasvava epäjärjestys. Aika on siis liikettä järjestyksestä kaaokseen. Ajan suuntaa ohjaa sama laki, joka määrää, että kahvikuppi lattialle pudotessaan voi hajota kappaleiksi, mutta sirpaleet eivät itsestään palaa ehjäksi kupiksi. Tapahtumilla on vain yksi luonnollinen suunta. Arkikokemus ja terve järki ymmärtävät asian juuri näin. Pikkulapsikin tajuaa, että kun filmiä kelataan taaksepäin ja sirpaleista tulee ehjä kuppi, tapahtumaketju on luonnonvastainen.

Fyysikoilla on kuitenkin ollut täysi työ selittää, miksi tapahtumat luonnossa näyttävät kulkevan aina vain yhteen suuntaan, sillä takaperin kulkevan filmin tapahtumat eivät sinänsä riko tunnettuja luonnonlakeja.

Sydneyn yliopiston professori Huw Price on esittänyt, että maailmankaikkeudessa kaikki hakeutuu luonnostaan kohti epäjärjestystä. Kun kahviin sekoitetaan kylmää maitoa, tulee haaleaa ja vaaleaa nestettä. Päinvastainen prosessi ei tapahdu luonnostaan: Kahvi ja maito eivät erotu toisistaan vaikka kuinka kahvia sekoitetaan. Galakseissa ja ihmisen soluissakin on menossa sama prosessi: järjestäytyneet hiukkaset pyrkivät hajaantumaan kaaokseksi. Epäjärjestys syntyy spontaanisti, mutta järjestys vaatii työtä. Universumi määrää ajan suunnan, joten aika kulkee vain yhteen suuntaan.

Maailmankaikkeus on ollut jatkuvassa liikkeessä alkuräjähdyksestä lähtien. Muutoksia ei voi tapahtua ilman aikaa. Prosessit voivat kulkea vain yhteen suuntaan. Fysikaalinen selitys perustuu termodynamiikkaan. Se kuvaa miten energia, kuten lämpö, liikkuu järjestelmästä toiseen. Termodynamiikan lait osoittavat, että luonnossa atomit pyrkivät aina suurempaan epäjärjestykseen. Epäjärjestyksen mitta on entropia. Kahvikupin sirpaleiden muodostaman järjestelmän entropia on suurempi kuin ehjän kupin. Entropia voi itsestään vain kasvaa.

ESIM: Rauta ruostuu, koska sekoittuneena rauta ja happi ovat kaoottisemmassa tilassa kuin erikseen. Jääkuutio sulaa, koska kuutioksi järjestäytyneet kiteet edustavat niin suurta järjestystä, että luonto ei salli sitä. Eliöt muuttavat yhteyttämisen kautta auringosta tullutta järjestäytynyttä energiaa kaoottiseksi lämpöenergiaksi. Solujen ja DNA:n molekyylit pyrkivät kohti epäjärjestystä. DNA:ssa tapahtuu geenivirheitä, elimistön vanhetessa virheiden määrä kasvaa ja sairauksien todennäköisyys lisääntyy. Kasvava entropia mielletään ajan kulumiseksi. Teoreettisesti entropia kasvaa kunnes kaikki rakenteet ovat hajonneet ja jäljellä on tasaisen kylmä ja kuollut maailmankaikkeus.

(Entropia: 1800-luvun alkupuolella teollisuus valmisti mm. höyrykoneita, jotka oli tärkeää suunnitella mahdollisimman tehokkaiksi, koska kone kulutti paljon hiiltä lyhyelläkin matkalla. Tehokkuutta laskettaessa syntyi käsite entropia. Mitä helpommin energia voi muuttua toisenlaiseksi energiaksi, sitä vähemmän järjestelmässä on epäjärjestystä ja sitä pienempi on sen entropia. Fysiikan lait, joiden mukaan alhaisen entropiatason energia voi itsestään muuttua korkeamman entropiatason energiaksi (mutta ei päinvastoin) saivat sittemmin nimen termodynamiikan toinen perussääntö.)

”Maailmaa, jossa prosessit – myös aika – kulkisivat takaperin, ei voisi havaita, sillä ajatukset voi tajuta vasta kun ne on ajateltu loppuun.” Niels Bohr.

Kuinka pitkä on aika

Planckin aika = 0 - 0,0000000000000000000000000000000000000000001 sekuntia

Fysiikassa käytetään aikayksiköitä, joihin verrattuna sekunti on ikuisuus. Luonnonlait asettavat rajan sille, miten lyhyitä aikoja voidaan käsitellä. Pienin aikayksikkö, jota nykyään voidaan tutkia on attosekunti eli sekunnin miljardisosan miljardisosa. Hiukkaskiihdyttimissä syntyy tiloja, joita ei ole esiintynyt luonnossa alkuräjähdyksen jälkeen. Kiihdyttimissä päästään ajassa niin pitkälle, että alkuräjähdyksestä on kulunut 10 pot. -43 sekuntia eli 0, 42x0 1 sekuntia. Väli alkuräjähdyksestä siihen hetkeen, jota voidaan kuvata on ns. Planckin aika, joka on pienin kuviteltavissa oleva aikaintervalli. Lähemmäs alkuräjähdystä ei päästä, koska silloin aika ja paikka menettävät merkityksensä.

ESIM: Ajatellaan automatkaa, joka on olemassa vain teoriassa. Tämä auto kulkee valoa nopeammin ja kulkee nanosekunnissa n. 4 000 km Nordkapista Sisiliaan.
Pikosekunnissa auto on kulkenut tuhannesosan matkasta eli 4 km.
Femtosekunnissa auto on kulkenut miljoonasosan, eli vähemmän kuin kaksi autonpituutta.
Attosekunnissa auto on kulkenut puoli cm lähtöpisteestään.
Jos auto jatkaisi samalla nopeudella sekunnin ajan, se ehtisi kulkea Nordkapin ja Sisilian välisen matkan puoli miljardia kertaa.

sekunti: aikaisemmin vuorokausi = 86 400 sekuntia. Vuorokauden pituus kuitenkin muuttuu, joten sekunti = 9 192 631 770 kertaa cesiumatomista lähtevän säteilyn jaksonaika. Valon matka maasta kuuhun on hiukan yli sekunnin, ihmissydän lyö kerran ja Maa kulkee radallaan 30 km.

vuosi: Maa kiertää Auringon ympäri vuodessa. Samassa ajassa Auringosta lähimpään tähteen lähtenyt valonsäde on edennyt neljänneksen matkastaan ja mannerten liikkuminen on leventänyt Atlantin valtamerta n. 3 cm.

vuosisata: Hyvä CD-levy saattaa säilyä 200 vuotta. Jättiläiskilpikonnat elävät n. 150 vuotta. Vuorovesivoimat saavat Kuun etääntymään Maasta n. 4 m vuosisadassa. Monien yötaivaan tähtien valo saavuttaa Maan sadassa vuodessa.

miljoona vuotta: Ihmisen esivanhemmat olivat vastikään nousseet kahdelle jalalle miljoona vuotta sitten. Hirmuliskot kuolivat sukupuuttoon jo 64 miljoonaa vuotta aiemmin. Raskaimmat tähdet elävät n. miljoona vuotta. Auringon kierros Linnunradan keskustan ympäri kestää n. 250 miljoonaa vuotta.

Miljardi vuotta: Universumin ikä on n. 13,7 miljardia vuotta ja Maan 4,5 miljardia vuotta. Varhaisin elämä Maassa syntyi n. 3,5 miljardia vuotta sitten. Miljardin vuoden kuluttua Auringon säteily on niin voimakasta, että Maan meret haihtuvat kuiviin ja elämä loppuu.  

Erittäin lyhyitä ja erittäin pitkiä aikavälejä voidaan mitata, mutta molemmissa päissä asteikkoa on luonnonlakien asettama raja.

Tähtitieteilijät, hallitsijat ja kellosepät ovat yrittäneet jakaa ajan täsmällisesti mitattaviin yksiköihin. Filosofit ja fyysikot ovat pohtineet ajan syvintä olemusta ja paikkaa luonnon järjestyksessä. Sadan viime vuoden aikana on otettu lukuisia askelia eteenpäin: on kehitetty atomikello ja määritetty, mistä aika alkoi ja mihin se kulkee.

Ihmisen sisäisen kellon vuorokausi on tutkijoiden mukaan yleensä 25 tunnin mittainen. Se asetetaan oikeaan aikaan joka aamu. Aikaerorasitus on voimakkaampi matkustettaessa itään kuin länteen. Länteen matkustettaessa mennään ajassa taaksepäin. Koska sisäinen vuorokausi on 25 tuntia, kuuden tunnin aikaero tuntuu vain viideltä tunnilta, mutta itään matkustettaessa ero tuntuu seitsemältä tunnilta.

Ajan jana tieteessä

3500 eaa. Aurinkokellot kehitettiin.

3000 eaa. Ensimmäinen kalenteri Babyloniassa. Kuu-aurinkokalenteri, jossa 1 vuosi = 12 kuunkiertoa.

46 eaa. Juliaaninen kalenteri, jossa vuodessa on 365 päivää, tosin ensimmäinen vuosi oli 445 päivää.

525 Länsimainen ajanlasku aloitettiin Jeesuksen syntymästä. Ensimmäinen vuosi on arvioitu aika.

1283 Ensimmäinen mekaaninen kello. Parhaat koneistot jätättivät vain neljännestunnin vuorokaudessa.

1300-luvulla Kiinassa oli käytössä mm. tuoksukello.

1582 Gregoriaaninen kalenteri, joka on yhä käytössä.

1687 Isaac Newton: Aika on absoluuttista. Aika kulkee itsestään ja tasaisesti eikä siihen vaikuta mikään.

1915 Einstein: yleinen suhteellisuusteoria. Aika on suhteellista: tapahtuman kesto riippuu tarkkailijan nopeudesta.

1927 Alkuräjähdysteoria. Aika alkoi alkuräjähdyksestä.

1955 Atomikello, joka jätättää sekunnin miljoonassa vuodessa.

1972 Elimistön sisäinen kello paikallistettiin aivojen suprakiasmaattisesta tumakkeesta.

1996 Huw Price: entropialaki. Kaikki kulkee kohti epäjärjestystä.

2003 Universumin ja ajan ikä 13,7 miljardia vuotta.

Aika on suhteellista

 Einstein havainnoi jo 26-vuotiaana  1911, että aika on suhteellista. Vasta myöhemmin asia on todettu kokeellisesti. Ajan pituuteen vaikuttaa havainnoijan liike. Aikaan vaikuttaa sen lisäksi painovoimakenttä: aika kuluu hitaammin vahvassa painovoimakentässä.

Atomikellot todistavat tämän. Ne ovat tarkimpia käytössä olevia ajanmittauslaitteita. Coloradossa atomikello edistää 5 mikrosekuntia vuodessa verrattuna Englannin Greenwichin observatorion atomikelloon. Coloradossa kello on 1650 m korkeammalla kuin Greenwich, joka on vain 25 m merenpinnan yläpuolella. Greenwichin painovoimakenttä on voimakkaampi. Aika kulkee siis eri nopeudella eri paikoissa. Periaatteessa aikamatka tulevaisuuteen olisi mahdollinen muuttamalla joksikin aikaa Marsiin, jossa aika kulkee nopeammin kuin Maassa, koska sen painovoima on heikompi. Jos kaksosista toinen olisi lapsena lähetetty Marsiin, hän olisi Maahan palatessaan eri- ikäinen kuin veljensä.

Tulevaisuuden kello

10000 vuoden kuluttua maailmassa moni asia on muuttunut paitsi aikarauta, joka raksuttaa kallioluolassa Nevadassa. Näin uskoo yhdysvaltalainen keksijä, joka haluaa pitkän aikavälin kellollaan saada ihmiset näkemään nykyhetkeä pitemmälle.

Yhdysvaltalainen tutkija ja keksijä Danny Hillis haluaa saada ihmiset ajattelemaan nykyhetkeä kauemmas. Kaukonäköisemmän aikakäsityksen tueksi hän aikoo rakentaa kellon, joka näyttää aikaa täsmällisesti ainakin seuraavat 10 000 vuotta. Siitä on tarkoitus tehdä 18 metriä korkea monumentti, joka asettaa nykyhetken oikeisiin mittasuhteisiin ja on tulevaisuudessa muisto tästä ajasta.

Kellon tekninen toteutus on suuri haaste. Tähän mennessä pitkän nykyhetken kellosta (Clock of the Long Now), joksi sitä kutsutaan, on tehty erikokoisia prototyyppejä. Niistä uusin, 2,7 metriä korkea malli, sijaitsee Lontoon tiedemuseossa. Prototyyppien pääasiallisena materiaalina on ruostumaton teräs, mutta Hillis etsii edelleen kestävämpää ratkaisua.

Kauaskantoinen projekti vaatii myös uudenlaista ajattelutapaa. Hillis ei esimerkiksi pidä itsestään selvänä asiana sitä, että sähköä on käytettävissä vielä 10000 vuoden päästä. Hän onkin suunnitellut kelloon mekaanisen koneiston. Muutenkin kello perustuu paljolti vanhoihin, koeteltuihin keinoihin. Lontoon tiedemuseossa oleva prototyyppi saa energiansa punnuksista, jotka liikuttaa kiertoheiluria. Heiluri liikkuu niin hitaasti, että kellon osoittimet nytkähtävät 30 sekunnin välein. Verkkainen tahti vähentää osien kulumista

Varsinaisen kellon osalta Hillis on tällä hetkellä päätymässä jousilla toimivaan koneistoon. Jousien jännittämiseen Hillis on kaavaillut valjastavansa kelloa katsomaan tulevat matkailijat. Ideana on se, että kun vierailijat asettuvat kellon edessä olevalle lavalle, he samalla jännittävät kellon jousia omalla painollaan. Lavalle tulee myös näyttötaulu, josta kävijä voi nähdä, milloin kelloa on edellisen kerran käyty katsomassa. Kellon täytyy jotenkin palkita vierailijoiden mielenkiinto, Hillis perustelee. Matkailijoiden massan lisäksi kelloa vetävät lämpötilan muutokset. Kellon jouset on määrä valmistaa kahdesta metalliseoksesta, jotka reagoivat eri tavoin lämmönvaihteluun. Kun lämpötila muuttuu, metalli laajenee tai supistuu ja samalla jousiin varastoituu energiaa.

Pitkän nykyhetken kellon on tarkoitus näyttää kellonajan ohella taivaankappaleiden asento. Auringon ja Maan lisäksi siitä näkyvät viiden Maasta paljain silmin erottuvan planeetan asema toisiinsa nähden sekä Maan kallistuskulma. Siltä varalta, että sekunnit, minuutit ja tunnit olisivat jääneet käytöstä vuoteen 12006 mennessä, kellonajan voi lukea Auringon ja planeettojen asennosta.

Kaukonäköisten aikarauta on määrä sijoittaa luolaan Nevadan vuoristoon, josta rahoittaja on jo ostanut suurehkon maa-alueen. Sijoituspaikan valinnassa pääkriteerejä olivat kuiva ilmasto ja geologisesti poikkeuksellisen vakaa kallioperä. Valittu seutu tunnetaan vihnemännyistään, jotka kuuluvat pitkäikäisimpiin kasvilajeihin. Joidenkin yksilöiden iäksi on määritetty yli 4000 vuotta, eli ne ovat varsin soveliasta seuraa kellolle, joka raksuttaa seuraavat kymmenen vuosituhatta.

Kello on suunniteltu sijoitettavaksi syvään luolaan vuoren sisään. Vierailijoiden, joiden toivotaan jännittävän kellon jouset, kannattaa varata aikaa käyntiään varten. Laskeutumisen kellon luo on määrä kestää tunteja. Näin toisaalta viritetään kävijät pitkän nykyhetken tunnelmaan ja toisaalta suojellaan kelloa äkkipikaistuksissa tehdyltä ilkivallalta.

Hillis uskoo, että vandalismin ja ryöstön riski on suurin ensimmäisten kahdensadan vuoden aikana hänen kuolemansa jälkeen. Siksi hankkeessa on huolehdittava myös kellon vartioinnista. Ajan oloon ihmiset toivottavasti alkavat arvostaa kelloa historiallisena muistomerkkinä ja pitävät sen käynnissä.

 

Teksti: Tiina Lehtinen.