Я хотел бы продолжить превосходный ответ Даниэля Б. о водяных часах , а также о водяных календарях .

Большие водоемы не обязательно должны находиться на поверхности, чтобы испытывать приливные эффекты. В зависимости от того, насколько фантастична ваша фантастическая обстановка, подземное море может быть или не быть правдоподобным, но многие большие пещерные системы реального мира сообщаются с морем, и уровень воды внутри будет подниматься и опускаться в соответствии с регулярным предсказуемым циклом.

Приливы — сложная вещь , и они обеспечивают естественную основу для измерения более длительного периода времени, чем те, которые могут быть обеспечены только водяными часами. Земные приливы имеют циклы с 12-часовыми компонентами (два прилива/отлива в день) и месячными компонентами (цикл весенний прилив-квадрат-отлив), и есть другие компоненты, которые можно обнаружить с помощью подходящего чувствительного оборудования различной длины (включая ежедневно и ежегодно). Гномы с системой пещер, соединенной с морем, или огромным подземным морем смогут определять «дни» и «месяцы» с помощью одной линейки.

Вода также будет просачиваться в системы пещер и шахт сверху, и объем воды, которая попадет внутрь, будет сильно зависеть от погоды наверху. Хотя это зависит от того, где в мире находятся дварфы, есть большая вероятность, что они будут иметь ежегодные изменения потока поверхностных вод, вызванные сезонами дождей или таянием снега, что обеспечит четкую индикацию годового цикла, даже если это не будет почти точно или предсказуемо, как прилив.

Между годовым и месячным циклами должна быть возможность построить календарь и использовать его для синхронизации ваших часов с коротким периодом, таких как водяные часы Дэниела Б.

В качестве альтернативы, возможно, вы могли бы рассмотреть маятник Фуко . Это интересное устройство, с помощью которого кажется, что очень длинный маятник самопроизвольно начинает вращаться и описывать своего рода звездный узор на земле благодаря вращению Земли.

Источник

Через некоторое время маятник вернется в исходное положение. Это называется периодом прецессии и может быть рассчитано как$T = \frac{ {\mathrm d}}{2 \sin \phi}$где$\mathrm d$это продолжительность дня и$\phi$это широта маятника. На широте Алматы, если брать куда-то наугад, период будет чуть больше 17,5 часов. На полюсах это будет 24 часа, на экваторе она вообще никогда не прецессирует.

Это могло придать интересный местный колорит хронометрированию, где «дни» имели слегка разную продолжительность в разных дварфских поселениях. С независимым способом измерения периода времени (например, с помощью водяных часов) это также может позволить умному наблюдателю, имеющему некоторое представление о математике, сделать некоторые предположения о природе мира, даже не видя восхода солнца. Это может также информировать о подземной навигации ... путешествие на восток или запад не изменит период прецессии, в отличие от путешествия на север или юг. Изменение периода сообщит, как далеко вы продвинулись, хотя, учитывая, что маятники Фуко должны быть довольно длинными, это будет полезно только для съемки с помощью большой группы горняков, а не личного инструмента.

Водяные часы

Самый естественный способ развить измерение времени — это естественное явление, которое разделяет прохождение неквантованного времени ¹ на квантованное время. Как человек, проведший достаточное количество времени в пещерах, могу сказать, что в некоторых местах присутствует нечто почти столь же универсальное, как солнце, луна и звезды: постоянное капание воды.

Пещеры (на земле) почти исключительно образуются в результате эрозии воды через известняк или карст, и этот процесс продолжается. Поэтому вода часто продолжает проникать, накапливаться и протекать через них.

Окруженные этим вездесущим звуком, дварфы находили в своем окружении естественные водяные часы. Места, где вода течет или капает с постоянной и надежной скоростью. Точно так же, как деревья образуют естественные солнечные часы, которые затем искусственно дублируются более точными инструментами, гномы разработают более точную версию этих естественных потоков воды.

На самом деле, пещеры идеально подходят для водяных часов, потому что самый большой недостаток водяных часов как системы заключается в том, что вязкость воды изменяется на значительный процент со сдвигом дневных температур, потенциально создавая нелинейный поток.

Тем не менее, температура в пещерах колеблется в пределах долей градуса ежедневно и только однозначных (или меньше) градусов в годовые периоды.

Единицы были бы разбиты каким-то арифметическим, произвольным делением, как у нас.

Что касается цикла день-ночь, то он, вероятно, будет соответствовать среднему значению суточного ритма вида. Было показано, что у обитающих в пещерах видов есть (уменьшенные, но все еще присутствующие) циркадные ритмы, и при отсутствии какого-либо конкретного заявления об их отсутствии в Q, я думаю, разумно предположить, что они будут.

1. Давайте притворимся, что мы все согласны с тем, что время не квантуется для целей этого вопроса.

Предположительно, ваши дварфы все еще биологические существа, поэтому у них будет какой-то естественный циркадный ритм. Даже без солнца они хотели бы немного поспать и поесть несколько раз в день. Скорее всего, их ритмы будут еще более стабильными и менее зависимыми от искусственной молнии, чем люди. Исследование говорит, что даже существа в среде, где изменения освещения не влияют на них, такие как голые землекопы, по-прежнему имеют циклические модели активности и сна почти ровно 24 часа.

Таким образом, отдельный дварф понимал базовую схему рабочего и спящего периодов, а все поселение контролировало и оптимизировало эти ритмы для совместной деятельности.

Теперь о более длинных циклах. Возможно, ваши пещеры не полностью изолированы от внешнего мира. Возможны некоторые изменения температуры, расхода воздуха или воды в зависимости от внешних условий. Они будут «временами года» для ваших гномов. Очевидно, их нельзя было бы назвать зимними или весенними. Но наступит сезон, когда ледники на горе начнут таять, а уровень воды в подземном озере поднимется. Или время года, когда теплый воздух движется в крайнем правом коридоре, а холодный – в крайнем левом.

Значит, снаружи будут какие-то ощутимые изменения, соответствующие временам года - не совсем ритмичные, не каждый год присутствующие, но достаточно значительные, чтобы их заметили и сами гномы. И если у них есть хоть какая-то деятельность, зависящая от годичного цикла (например, разведение летучих мышей или выращивание грибов), они попытаются отследить эти закономерности.

Водяные часы, ежедневные звонки, ежегодные фестивали — все это, скорее всего, все еще существовало бы в их обществе.

Проблема в том, что для них не будет "объективного" способа проверить время - они не смогут измерить его по положению звезд. Возможно, хронометраж в разных населенных пунктах сместится, дневные смены начнутся в разное время, ежегодные праздники сдвинутся на пару дней.

Хронометраж может иметь для них даже глубокое культурное значение, будучи аналогом понятий «думать», «говорить» или «быть цивилизованным» для людей. Цивилизованный карлик тщательно следит за временем, всегда встает с утренним звонком, всегда проверяет свои водяные часы, всегда ведет календарь и отмечает праздники .

В тех обстоятельствах, которые вы описываете, есть только один способ, которым они могли бы разработать меру времени, расстояния и времени, необходимого для их преодоления, скорее всего, с шагами вместо секунд и различными кратными им.

Как и в прошлом, когда длина предплечья линейки измерялась в локте, она могла отличаться от региона к региону и иногда меняться в зависимости от линейки, но в конечном итоге была стандартизирована.

Например, рабочая смена может первоначально измеряться временем, которое требуется для перемещения между двумя конкретными населенными пунктами (так что выбор полностью находится в пределах вашей компетенции) определенное количество раз и подразделяться на количество обычных шагов, которые требуется.

Это кажется мне наиболее вероятным и правдоподобным исходом для вашего сценария.

Не будет лет, поскольку у них нет сезонов, средняя продолжительность жизни может использоваться как более длинная единица измерения, подразделенная на «сны» (которые, если им нужно столько же сна, сколько нам, будет соответствовать примерно 24 нашим часам) , возможно, стандартизовано по отношению к продолжительности жизни известного человека.

Продолжительность их беременности — еще одна вещь, которую можно использовать в качестве стандартной единицы измерения.

По сути, без доступных им дней, сезонов и лет, какими они являются для нас на поверхности, вам нужно посмотреть на то, что находится в их среде, по сравнению с которой можно осмысленно измерить время.

Если мы думаем о часах, мы можем определить время, потому что:

1. Часы имеют движущиеся части, которые меняются со временем.
2. У нас есть система знаков/символов, чтобы делать (более четкие) различия, запоминать и классифицировать время.

Теперь, чтобы выяснить, как живущие под землей дварфы изобретают/конструируют устройства для измерения времени, нам нужно посмотреть, что меняется в подземелье с течением времени.

Я могу думать, например:

• Водяные часы : подземные воды или реки
• Песочные стеклянные часы : подземный гравий или песок
• Fissure Clock : Трещины или разломы, которые меняются из-за сейсмической активности.
• Живые часы : жизнь насекомых намного короче, чем продолжительность жизни дварфов, поэтому смерть насекомого может означать новую единицу времени.
• Часы роста : рост волос (индивидуальный или коллективный).
• Звуковые часы : Эхо (например, если у вас очень-очень большой каменный зал и вы играете там в большой гонг, вы можете подождать, пока никто больше не услышит гонг, а затем отметить единицу времени.)
• Гравитационные часы : Гравитация и время падения (Допустим, ваши дваволны имеют действительно глубокую яму и бросают маленькие камни и отмечают единицу каждый раз, когда они слышат удар, а затем бросают новый камень. Если они могут повторно собрать уже брошенные камни, это настоящие часы.)
• Roll Clock : очень круглый камень, который катится по очень длинной, но не крутой горке и всегда занимает одно и то же время, чтобы скатиться по этой горке.
• Тепловые часы : горячий металл, который постепенно остывает, пока к нему нельзя прикоснуться (скажем, ваши дварфы занимаются кузнечным делом, и один определенный металлический шар всегда нагревается примерно до одинаковой температуры, и благодаря видимому излучению черного тела и ощутимому теплу ваши дварфы могут заметить разницу). между тогда и сейчас)

Следующим шагом является система знаков/символов, позволяющая различать единицы времени. В случае песочных часов это будет, например, один полный прогон песка. В случае Гравитационных часов это может быть падение с добавленным контрольным списком, например, ударов. 4 удара составляют одну минуту гравитации , 40 ударов – час гравитации и 960 ударов – день гравитации .

Так что просто посмотрите, что может измениться в вашей обстановке с течением времени, и добавьте систему знаков/символов, чтобы жители могли интерпретировать, записывать и запоминать время.

Как несколько техническая гонка, у них в конечном итоге возникнет потребность определять изменение времени, от того, как долго нагревать руду, чтобы расплавить ее (в краткосрочной перспективе), времени между приемами пищи (в среднесрочной перспективе) до того, когда урожай достигнет зрелость (в долгосрочной перспективе).

В основном это просто догадки, но для некоторых вещей может потребоваться хотя бы рудиментарная форма учета времени. Плавить руду? Просто подождите немного. Голодный? Просто ешь. Ждёте, пока созреет урожай? Просто наблюдайте за ними. Но для ковки и обработки сложных изделий может потребоваться более точный учет времени.

В краткосрочной перспективе стратегия хранения времени состоит в том, чтобы создать стандартизированный предмет типа воронки или чаши, который имеет отверстие очень точного размера на дне, из которого капает через стандартные интервалы. это устройство поддерживается полным от конденсата в пещере, и излишки могут вытекать из него. Капли ударяются о колесо, которое подсчитывает количество капель, отображая некоторый период цикла. Эта концепция может возникнуть из-за скучающего дварфа, наблюдающего за каплями, пока они ждут, пока их хлеб приготовится, а фигурный хлеб идеален, если они насчитали 100 капель или около того.

Эта машина поможет сельским жителям определить, когда есть, когда работать и когда спать. Чтобы обеспечить соблюдение надлежащих циклов работы и отдыха (неделя), хранитель периода деревни с помощью ряда камней отслеживает «дни недели».

Любая дальнейшая концепция времени, кроме короля, может быть произвольной. Без луны, солнца, звезд, солнцестояния и равноденствия их умы не смогли бы понять никакие другие временные шкалы, кроме их циклов работы и отдыха. Король мог диктовать более длительные временные рамки, чтобы обеспечить севооборот, но сами люди должны были просто нажать кнопку «Я верю». Для отслеживания этих циклов потребуется деревенский хранитель периода (хранитель времени), поскольку никто другой не сможет понять концепцию течения времени в этих временных масштабах.

Для такой единицы времени, как год, у вас может быть пещерная система / подземная река, которая разливается в зависимости от сезона над землей. Может быть, сильные дожди идут только в определенное время года. Или, может быть, вода поступает из тающих ледников летом. В то время как зимой верхний слой почвы промерзает на несколько месяцев, поэтому подземная река высыхает.

Для «дневного» цикла это, вероятно, будет начинаться с биологии и культуры, например, как долго длится справедливая рабочая смена и сколько времени является справедливым для отдыха перед следующей рабочей сменой. Я думаю, что было бы трудно синхронизировать между поселениями без какой-либо продвинутой технологии или магии. Может быть, по звуку? (дует в рожок), но боюсь, что звук может заглохнуть слишком быстро.

Все эти ответы игнорируют тот факт, что время и даты в основном используются для координации встреч и тому подобного. Капание воды в какой-то пещере не поможет в этом.

Также неясно, сможет ли циркадный ритм человека функционировать без солнечного света, но были статьи, написанные о других видах животных: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5090016 . /

Наиболее вероятным механизмом любого ритма является то, что группы дварфов, живущих вместе, просыпаются и едят в одно и то же время. Наиболее правдоподобной формой времени является подсчет этих «ежедневных» циклов. Но имейте в виду, что продолжительность «дней» может не совпадать, не соответствовать фактическим дням, и две колонии не будут синхронизированы друг с другом.