Sejarah dan Perkembangan Jam dalam Peradaban Manusia

Sejak jaman dahulu kala manusia menyadari bahwa pergantian siang dan malam telah membagi aktivitas kehidupan sehari-hari ke dalam dua jenis pembagian waktu, yaitu waktu bekerja dan waktu beristirahat.

Tak cukup hanya membagi hari dalam siang dan malam, manusia kemudian juga membagi waktu berdasarkan pergerakan posisi matahari yang mereka lihat setiap hari, yaitu naik dari tempat terbit di kaki langit,  bergerak hingga tepat di puncak kepala lalu bergeser turun kembali ke kaki langit di tempat terbenam.

Mulai saat itu mulailah orang berpikir tentang adanya sebuah acuan waktu yang tepat dan spesifik  untuk menentukan kegiatan kegiatan mereka.

Perkembangan Jam dari Zaman ke Zaman:

Jam Matahari

Orang jaman dulu membagi waktu dengan mengamati  matahari. Kalau matahari dekat dengan kaki langit berarti waktunya sudah pagi atau menjelang malam. Jika matahari tepat di atas kepala berarti tengah hari atau sore.

Jam tertua di dunia bernama jam sundial atau biasanya disebut dengan jam matahari.Pertama kali digunakan kira-kira sekitar 3.500 sebelum masehi.

Jam Air

Sejarah juga mencatat ada yang menggunakan jam dari air. Sekitar tahun 1400 sebelum masehi (sekitar 3.400 tahun yang lalu) jam air telah ditemukan di Mesir.

Jam itu dinamakan clepsydra.

Di dunia Islam, awalnya seorang ilmuwan muslim bernama Al-Jazari yang melakukan penelitian tentang jam. Al-Jazari memang bukan satu-satunya ilmuwan yang  menciptakan jam. Pada puncak kejayaannya, utusan  Khalifah Harun al-Rasyid pernah menghadiahkan sebuah jam air kepada Charles yang Agung (Charlemagne), raja bangsa Frank ( Perancis ).

Menurut al-Hassan dan Hill, jam seperti itu juga pernah dibangun seorang insinyur Muslim bernama Ibnu al-Haystam (wafat 1039 M). Deskripsi paling awal mengenai jam air dalam bahasa Arab, papar al Hassan dan Hill, terdapat dalam risalah mesin karya al-Muradi yang bekerja di Spanyol Muslim pada abad ke-11 M. Selain itu, pada abad yang sama, al-Zarqali juga telah membangun dua jam air besar di tepi Sungai Tagus di Toledo.

Meski begitu, penciptaan jam air yang paling monumental dilakukan Al-Jazari. Berkat kemampuan mekaniknya, Al-Jazari tercatat mampu merakit beberapa jenis jam air. "Salah satunya, sebuah jam

dengan tenaga air yang tingginya satu meter dan lebarnya satu setengah meter. Jam itu berhasil direkonstruksi di Museum Ilmu Pengetahuan tahun  1976," ungkap Donald Routledge Hill dalam karyanya A History of Engineering in Classical and Medieval  Times.

Al-Jazari juga mampu membuat jam air berbentuk gajah. Bahkan, jam buatan al-Jazari sudah mampu menghasilkan suara. Dalam manuskrip al-Jazari, jam itu merupakan jam paling awal yang menggunakan flow regulator, sebuah sistem tutup-lubang dan sebuah otomaton seperti sebuah jam burung.

"Jam ini merupakan jam pertama dengan reaksi otomatis dalam interval waktu. Jam ini menggunakan sebuah robot manusia (humanoid) yang membentur gembreng sehingga sebuah robot burung mekanik secara otomatis bersiul"

Jam air ini juga dikenal sebagai jam pertama yang bisa merekam waktu secara akurat untuk menyesuaikan lamanya hari yang tidak sama sepanjang tahun," imbuh al-Hassan dan Hill. Rancangan jam air buatan al-Jazari juga diakui sangat bagus. ''Jam al-Jazari penuh dengan ide-ide dan teknik-teknik yang penting bagi sejarah perancangan mesin,'' kata al-Hassan dan Hill.

Versi lain ada yang terbuat dari mangkok logam yang dicelupkan dalam wadah berisi air. Perlahan-lahan, mangkok logam yang dibawahnya diberi lobang kecil, akan tenggelam dalam waktu tertentu. Alat ini masih digunakan di Afrika utara pada abad ini.

Kemudian pada 100 SM dan 500 SM, horologis dan astronom Yunani dan Romawi mulai membuat jam air mekanik yang dikenal dengan Su Sung. Jam ini lebih kompleks dari sebelumnya dengan ditambahkan pengatur tekanan agar aliran air berjalan dengan konstan dan bentuk yang lebih menarik. Ada pula yang ditambahkan bel atau gong sebagai penanda waktu.

Salah satu jam menara paling rumit dibangun oleh Su Sung pada tahun 1088 dengan tinggi 30 meter.

Memiliki bola daya perunggu dan lima panel depan dengan pintu yang bisa merubah boneka manekin.

Boneka ini dapat membunyikan bel atau gong dalam menandakan waktu. Sayangnya, aliran air sangat  sulit untuk dikontrol sehingga jam model ini tidak bisa mencapai akurasi yang tepat.

Jam Pasir

Pasir mudah di peroleh hamper di semua tempat dan berbeda dengan air, pasir tidak membeku dalam udara dingin. Gelas-gelas pasir pengukir waktu yang kira-kira 1.200 tahun yang lalu mulai di gunakan,  sangat sedikit mengalami perubahan bentuk. Untuk menjaga agar pasir tetap sempurna keringnya, pasir itu di letakkan dalam sebuah tempat dari kaca yang rapat tak tembus oleh air, yang menyempit pada bagian tengahnya.Tetesan pasir dari sebuah lubang kecil pada mangkuk atau tempat lainnya secara jelas dapat digunakan untuk mengukur waktu seperti halnya dengan tetesan air yang teratur.

Karena itu tidaklah mengherankan, jam pasir sudah di pergukan selama berabad-abad. Sebuah jam pasir yang sudah sangat tua terdapat di majelis rendah di Westminster yang mengukur waktu dua menit untuk membunyikan bel guna memanggil anggota-anggota majelis itu untuk memungut suara.

Tempat pasir itu dipasang didalam suatu rak yang dapat dibalik- balikan. Atau tempat pasir saja yang dibolak- balikkan letaknya, sehingga pasir mengalir turun terus-menerus.

Jam Astronomi

Ahli astronomi Islam di era kekhalifahan juga telah berhasil menciptakan jam dengan berpatokan pada astronomi. "Misalnya, jam astrolabe. Sekitar abad ke-10, al-Sufi menjelaskan seribu kegunaan  astrolab, termasuk pengatur waktu, terutama untuk waktu-waktu shalat dan Ramadhan," jelas Dr Emily Winterburn dalam karyanya Using an Astrolabe.

David A King dalam bukunya bertajuk The Astronomy of the Mamluks menjelaskan bahwa Ibnu al-Shatir menemukan jam astrolabe pertama di awal abad ke-14 M. Al-Jazari pun menciptakan jam astronomi Jam astronomi terbesar yang dibuat al-Jazari disebut castle clock, yang dianggap menjadi analog komputer terprogram pertama. Howard R Turner dalam karyanya bertajuk Science in Medieval Islam: An Illustrated Introduction menjelaskan bahwa jam itu  merupakan sebuah alat yang lengkap dengan ketinggian 11 kaki dan memiliki fungsi ganda di samping sebagai alat pengatur waktu.

Alat ini bisa digunakan untuk menunjukkan zodiak (ramalan bintang) serta orbit matahari dan bulan.

Sarjana Muslim lainnya yang menciptakan jam astronomi adalah Abu Raihan al-Biruni pada abad ke-11 M, yakni jam mekanik komputer kalender lunisolar. Jam itu berupa sebuah kereta dan rodanya.

Selanjutnya, muncul jam mekanik astronomi yang hampir sejenis dengan karya Abu Raihan al-Biruni.

"Jam itu dibuat Abu Bakar dari Isfahan pada 1235 M," tutur Silvio A Bedini dalam bukunya Mechanical Universe: The Astrarium of Giovanni de' Dondi", Transactions of the American Philosophical Society.

Jam Mekanikal

Jam dengan alat berat pertama kali diciptakan Ibnu Khalaf al-Muradi dari Islam Spanyol. Ahmad Y al Hassan dan Donald R Hill dalam bukunya Islamic Technology: An Illustrated History mengungkapkan, ilmuwan Muslim yang menciptakan jam mekanik lainnya adalah Taqi al-Din. Jam mekanik ciptaannya itu dituliskan dalam The Brightest Stars for the Construction of Mecahnical Clocks. Dalam bukunya itu, Taqi al-Din menguraikan konstruksi jam yang dikendalikan pemberat dengan mekanisme gerak berupa  verge an foliot, suatu rangkaian gir yang berdetak,  sebuah alarm, dan pemodelan fase-fase bulan. ''Dia juga menjabarkan tentang pembuatan jam yang dijalankan pegas dengan penggerak silinder-konis,'' tutur al-Hassan.

Jam dengan menggunakan alat berat serupa kemudian muncul dalam sebuah karya bahasa Spanyol yang disusun dari sumber-sumber berbahasa Arab. Al-Jazari juga menemukan jam air dengan pengatur air dan beban. Ini meliputi jam dengan roda gigi dan sebuah jam tenaga air yang praktis, dengan tinggi  satu meter dan lebar satu setengah meter.

Masyarakat Eropa baru mengenal jam yang dikendalikan pemberat pada 1300 M. Sedangkan jam  yang dikendalikan pegas baru dikuasai peradaban Barat tahun 1430 M. Masyarakat Inggris mulai membuat arloji pada 1580 M. Sedangkan orang Jerman sudah menciptakan arloji tahun 1525 M.

Meski begitu, menurut al-Hassan dan Hill, dibandingkan orang Eropa, Taqi al-Din lebih awal menguasai seni horologi (seni pembuatan jam).  Sayangnya, penguasaan teknologi jam itu tak dibarengi dengan munculnya industri arloji di Turki. Justru negara-negara Eropalah yang memasok jam-jam murah bagi Turki.  

Jam Modern

Jam analog merupakan jam yang memiliki jarum yang berputar secara kontinyu, dapat menunjukkan waktu pada resolusi berapa pun., pesatnya perkembangan teknologi dimana segala sesuatu sudah dibuat dalam bentuk digital dan masyarakat sudah banyak yang meninggalkan teknologi analog dan beralih ke teknolgi digital diciptakanlah jam digital yang merupakan penyempurnaan dari jam analog. Jam analog adalah jam yang biasa kita gunakan sehari-hari. Jam yang menggunakan jarum. Contoh jam analog adalah jam dinding.

Perkembangan jam dari analog menjadi jam digital yang memiliki cara kerja yang sama dengan jam analog dan diciptakan untuk melengkapi kekurangan teknologi jam analog. Banyak fungsi yang dimiliki jam digital yang tidak dimiliki jam analog tetapi mempunyai keuntungan lebih dari jam analog.

Diantaranya jam digital lebih mudah untuk dibaca dan pada umumnya banyak digunakan dikalangan anak kecil. Dibandingkan dengan jam analog jam digital memiliki ketelitian yang lebih tinggi dibandingkan jam analog, dimana jam digital dapat membaca  ketelitian sampai milidetik yang tidak dapat dilakukan oleh jam analog yang hanya membaca ketelitian sampai sebatas detik saja.

Jam digital yang dibuat ini dap
at menampilkan tampilan sampai pada ketelitian detik dengan menggunakan 3 buah dual seven segment dimana seven segment pertama menyatakan jam, seven segment kedua menyatakan menit, dan seven segment ketiga menyatakan detik. Mikrokontroler yang digunakan pada jam digital ini adalah tipe AT89S52 sebagai unit pemrosesannya.

Kebanyakan jam digital menampilkan jam dalam format hari 24 jam, di Amerika dan beberapa negara lain menggunakan pewaktu dalam format 12 jam dengan indikasi pembeda "AM" atau "PM".Untuk menampilkan waktu, kebanyakan jam digital menggunakan tujuh-segmen LED, VFD, atau LCD untuk tampilan waktu dalam empat digit. Umumnya termasuk juga elemen lain seperti penunjuk AM atau PM, alarm dan yang lannya.

Jam atom

Jam atom adalah sebuah jenis jam yang menggunakan standar frekuensi resonansi atom sebagai penghitungnya. Jam atom awal adalah maser dengan peralatan lainnya. Standar frekuensi atom terbaik sekarang ini berdasarkan fisika yang lebih maju melibatkan atom dingin dan air mancur atomik.

Tim ilmuwan di Colorado mengklaim telah menciptakan jam paling akurat di dunia. Jam yang dibuat di National Institute of Standards and Technology, Colorado itu bisa merekam 13,7 miliar tahun umur  Bumi dalam waktu empat detik. Patrick Gill, salah satu ilmuwan menyebutkan jam optik ciptaan mereka memonitor goyangan atom yang terperangkap atom alumunium 27. Tingkat keakuratan yang tinggi pada jam ini dikarenakan atom pada jam ini bergoyang pada frekuensi cahaya ketimbang gelombang microwave.

Dengan demikian, atom-atom itu bisa membagi-bagi waktu kedalam interval yang lebih kecil.