Ученые собираются изменить продолжительность секунды: она неточна
Оптические часы – это вершина точности измерения времени, которая доступна современной науке. Но оказалось, что даже они довольно серьезно врут.
Фото: GLOBAL LOOK PRESS.
Международная группа исследователей впервые в истории объединила в одну сеть десять так называемых оптических часов в шести странах мира. Оптические часы – это вершина точности измерения времени, которая доступна современной науке. Но оказалось, что даже они довольно серьезно врут. Это стало очевидно, когда сравнили показания оптических часов в Финляндии, Франции, Германии, Италии, Великобритании и Японии. Теперь придется пересмотреть, сколько на самом деле длится секунда: коррекция пока что намечена на 2030 год, но подготовка уже началась.
Что может быть проще секунды? Неспешно произнеси иии-раз, вот секунда, она и есть. Но достаточно поставить рядом «ботана» с секундомером, и окажется, что ваше иии-раз весьма субъективно. Не лучше и сам «ботан»: так, реакция (услышал – нажал кнопку) у разных людей очень заметно расходится.
Эти тонкости мало кого интересовали до начала ХХ века (часы, впрочем, были еще той точности, и до изобретения радио их почти нельзя было корректировать; ошибка в 20 минут за ошибку не считалась). Но новые технологии, космос в первую очередь, потребовали нового времени. С началом космической эры очень кстати появились атомные часы. В них такт задается не качанием маятника, и даже не колебанием кусочка кварца, а периодическими процессами в атомном ядре. Лет 20 назад считалось, что аккуратность атомных часов совершенна, и лучшего уже не будет никогда.
Но оптические часы оказались еще точнее. По сути, это разновидность часов атомных. Из оптических часов исходит лазерный луч. Он и есть «маятник». Его колебания (а лазер – «продукт» атомных переходов) выровнены с невероятной точностью. Оптические часы – сложная и дорогая штука, они мало где есть, но физики считали: главное, чтобы были хоть где-то; это – наши опорные маяки и непогрешимые светочи.
Светочи, однако же, оказались с изъяном. Когда их (где по волокну, где по спутниковой связи) объединили в сеть, стало понятно, что, хотя в основном они тикают в такт, кое-когда и довольно грубо врут. Чтобы вы понимали слово «грубо»: в целом оптические часы лагают на секунду за миллиард лет. Скажем, 1,1 секунда за миллиард лет – это очень грубо.
Исследователи разбираются, почему так и где таится источник ошибки. Трудностей добавляет то, что на таких точностях начинают сказываться неочевидные эффекты. Например, на 12-м этаже обычного дома оптические часы будут идти заметно быстрее, чем на 1-м, потому что гравитация как бы «замедляет» время (теория относительности!) Сами часы где-то стоят в подвале, где-то в лаборатории; в одних городах грунт под часами каменный, а в иных глинистый. Даже это отражается на их ходе!
И вся эта работа увенчается тем, что придется пересмотреть определение собственно секунды (когда разберемся с собственно оптическими часами). А что значит, определение секунды?
Вопрос показался бы странным в XIX веке. Ведь с вавилонских и шумерских времен решили, что секунда – 1/60 минуты. Вот и определили. Час – 60 минут, или 1/24 суток. С помощью астрономических инструментов определяем длину суток, отсюда и секунда выводится. Но, как уже говорилось, в середине ХХ века появились атомные часы, и потребовалось привязать «астрономическую секунду» к атомной. Если вы заглянете в определение, то узнаете, что секунда, оказывается, это время, за которое атом цезия-133, вымороженный до абсолютного нуля (минус 273 градуса) успеет совершить 9 192 631 770 колебаний. Наглядно, слов нет. Уже бегу с будильником к ближайшему атому цезия. Видимо, теперь за основу будет принято колебание какого-либо другого атома, но какого, пока не придумали.
Что нам до того? Пока мы не летаем в космос на работу и на каникулы с околосветовыми скоростями, наверное, особо ничего. Но, скажем, точность геолокации («через 200 метров поверните налево») полностью определяется атомными часами и эффектами теории относительности. Без них навигатор промахивался бы метров на 500 гарантированно. Так что думать о секундах, и отнюдь не свысока, надо, а то до дачи не доедете.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
Сутки длятся всего 16 часов? Поставлен зловещий эксперимент со временем
СЛУШАЙТЕ ТАКЖЕ