हर घड़ी को किस चीज़ की ज़रूरत होती है

घड़ी समय को वैसे नहीं मापती जैसे स्केल लंबाई को मापता है। "एक सेकंड" के सामने रखने के लिए कोई चीज़ नहीं होती। घड़ी असल में एक समान गति से दोहराई जाने वाली किसी चीज़ की गणना करती है, और तुम्हें वह गणना दिखाती है।

वह "दोहराई जाने वाली चीज़" झूलता हुआ भार, घूमता हुआ पहिया, कंपन करता हुआ क्रिस्टल या कंपन करता हुआ परमाणु हो सकती है। वह चाहे जो हो, हर घड़ी—पुरानी या आधुनिक—इन्हीं चार हिस्सों से बनी होती है:

• एक दोलक: वह चीज़ जो दोहराती है। यह एक ही गति को बार-बार दोहराता है और यही गति तय करता है।
• एक गणक: वह चीज़ जो दोहरावों को जोड़ती जाती है (दाँतों वाले गियर या इलेक्ट्रॉनिक सर्किट)।
• एक शक्ति स्रोत: गिरता हुआ भार, कुंडलित कमानी या विद्युत कोश, क्योंकि हर असली दोलक हर बार झूलने पर थोड़ी ऊर्जा खो देता है और फिर से ऊर्जा न मिलने पर रुक जाएगा।
• एक डिस्प्ले: डायल पर लगी सुइयाँ या स्क्रीन पर अंक, जो गणना को घंटों, मिनटों और सेकंड में बदलते हैं।

एक दोहराव का आकार आवर्त होता है, जिसे T से लिखा जाता है और सेकंड में मापा जाता है। हर सेकंड में होने वाले दोहरावों की संख्या आवृत्ति होती है, जिसे f से लिखा जाता है और हर्ट्ज़ (Hz) में मापा जाता है। इन दोनों का मतलब एक ही बात कहने के दो तरीके हैं:

f = 1 / T और T = 1 / f

0.5 s में पूरा होने वाले एक झूले की आवृत्ति 1 / 0.5 = 2 Hz होती है: हर सेकंड में दो झूले। 2 s का धीमा झूला 0.5 Hz की आवृत्ति रखता है। इन दो संख्याओं को याद रखो: 2 s के आवर्त वाला पेंडुलम प्रसिद्ध "सेकंड पेंडुलम" कहलाता है, क्योंकि यह हर सेकंड में एक बार टिक करता है (बाहर जाते समय एक बार और वापस आते समय एक बार)।

घड़ियों का इतिहास अधिक बेहतर दोलकों का इतिहास है। इस कोर्स में तुम जिस कुल से मिलोगे, वह यह है:

केवल अधिक आवृत्ति होने से घड़ी बेहतर नहीं बनती, लेकिन इससे तुम्हें गिनने के लिए समय के और बारीक हिस्से मिलते हैं, और सबसे अच्छे दोलक अपनी गति पर बने रहने में भी बहुत अच्छे होते हैं।

उस आखिरी गुण के लिए एक शब्द है: Q, यानी गुणवत्ता गुणांक। उच्च-Q वाला दोलक धीमा पड़ने से पहले लंबे समय तक बजता रहता है, जैसे एक अच्छी घंटी, किसी फीकी-सी चोट के मुकाबले। हर झूले में वह बहुत कम ऊर्जा खोता है, इसलिए छोटे धक्के और छोटी गड़बड़ियाँ उसकी गति को बहुत कम बदलती हैं। पेंडुलम से बैलेंस व्हील, फिर क्वार्ट्ज और फिर परमाणुओं की ओर बढ़ने का मतलब मुख्य रूप से लगातार बढ़ते हुए Q की ओर बढ़ना है। अभी तुम्हें Q की गणना नहीं करनी है; बस ऐसी घंटी की कल्पना रखो जो लगातार बजती रहती है।

दोलक ही घड़ी और धूपघड़ी में अंतर भी करता है। धूपघड़ी सूर्य की गति से समय दिखाती है, इसलिए वह केवल दिन के उजाले और साफ़ आसमान में काम करती है, और सौर समय दिखाती है, जो "घड़ी के समय" से थोड़ा अलग होता है (सूर्य, पृथ्वी और चंद्रमा वाली लैब में इसका कारण समझाया गया है)। पेंडुलम या क्रिस्टल रात में, गुफा में, जहाज़ पर और चंद्रमा पर भी चलता रहता है। मौसम और आसमान से यह स्वतंत्रता ही यांत्रिक घड़ियों को इतना उपयोगी बनाती थी।