ما الذي تحتاجه كل ساعة.

لا تقيس الساعة الوقت بالطريقة التي يقيس بها المسطرة الطول. فلا يوجد شيء تضعه بجانب «ثانية» للمقارنة. ما تفعله الساعة حقًا هو عدّ شيء يتكرر بوتيرة ثابتة، ثم عرض العدد.

يمكن أن يكون «ذلك الشيء المتكرر» ثقلًا متأرجحًا، أو عجلة دوارة، أو بلورة مهتزة، أو ذرة مهتزة. وأيًا كان هذا الشيء، فإن كل ساعة، قديمة كانت أم حديثة، تتكوّن من الأجزاء الأربعة نفسها:

• مذبذب: الشيء الذي يتكرر. فهو يُحدث الحركة نفسها مرارًا وتكرارًا، وهو الجزء الذي يحدد الوتيرة.
• عداد: شيء يجمع عدد التكرارات (تروس ذات أسنان أو دوائر إلكترونية).
• مصدر طاقة: ثقل هابط، أو نابض ملفوف، أو البطارية، لأن كل مذبذب حقيقي يفقد قليلًا من الطاقة في كل مرة يتأرجح فيها، وسيتوقف من دون إعادة تزويده بالطاقة.
• شاشة عرض: عقارب على قرص، أو أرقام على شاشة، لتحويل العدد إلى ساعات ودقائق وثوانٍ.

حجم تكرار واحد هو الدور، ويُكتب T، ويُقاس بالثواني. وعدد التكرارات التي تحدث كل ثانية هو التردد، ويُكتب f، ويُقاس بالهرتز (Hz). وهما طريقتان للتعبير عن الشيء نفسه:

f = 1 / T و T = 1 / f

تأرجح يستغرق 0.5 s تردده 1 / 0.5 = 2 Hz: أي تأرجحان كل ثانية. أما التأرجح البطيء الذي يستغرق 2 s فتردده 0.5 Hz. تذكّر هذين الرقمين: البندول ذو الدور 2 s هو «بندول الثواني» الشهير، لأنه يدق مرة كل ثانية (مرة في طريقه إلى الخارج، ومرة في طريق عودته).

إن تاريخ الساعات هو في معظمه تاريخ تطوير مذبذبات أفضل. وهذه هي المجموعة التي ستتعرّف إليها في هذه الدورة:

لا يجعل التردد الأعلى الساعةَ أفضل وحده، لكنه يمنحك فواصل زمنية أدق لعدّها، كما أن أفضل المذبذبات بارعة أيضًا في الحفاظ على سرعتها.

كلمة واحدة تصف تلك الخاصية الأخيرة: Q، أي عامل الجودة. يستمر المذبذب ذو Q المرتفع في الرنين وقتًا طويلًا قبل أن يخفت، مثل جرس جيد مقارنةً بارتطام مكتوم. إنه يفقد قدرًا ضئيلًا جدًا من الطاقة مع كل تأرجح، لذلك لا تغيّر الدفعات الصغيرة والاضطرابات الصغيرة سرعته إلا قليلًا. والانتقال من البندول إلى عجلة الاتزان، ثم إلى الكوارتز، ثم إلى الذرات، يعني في معظمه الانتقال إلى قيم أعلى فأعلى من Q. لن تحسب Q بعد؛ فقط احتفظ بصورة جرس يواصل الرنين بلا توقف تقريبًا.

المذبذب هو أيضًا ما يميّز الساعة عن المزولة الشمسية. تعرض المزولة الوقت باستخدام حركة الشمس، لذلك لا تعمل إلا في ضوء النهار والسماء الصافية، كما أنها تعرض الوقت الشمسي، الذي يختلف قليلًا عن «وقت الساعة» (ويشرح مختبر الشمس والأرض والقمر السبب). أما البندول أو البلورة فيستمران في العمل ليلًا، وفي كهف، وعلى سفينة، وعلى القمر. إن هذا الاستقلال عن الطقس والسماء هو ما جعل الساعات الميكانيكية مفيدة جدًا.