Знание-сила, 2005 № 09 (939) - страница 4

Игорь Лалаянц

«Ада» — бесподобный роман Владимира Набокова — во многом удивил и даже помучил своей обширной средней частью, в которой рассказывалось о природе времени. Герой романа Вин посвятил ее выяснению всю свою долгую профессиональную жизнь. Мучило же меня то, что я ничего из прочитанного не понял и чувствовал себя от этого полным дураком, что крайне неприятно.

Й только много позже, когда пришлось сталкиваться с чем-то подобным в других ситуациях, я понял, в чем суть проблемы. Как-то довелось читать номер «Нейшнл Джиогрэфик», посвященный изучению и измерению времени, в котором авторы просто и доходчиво донесли простую мысль: наука не знает, что есть время! А когда не знаешь, то и рассказываешь путано.

И вот ныне «Нейчур» в одном из первых январских номеров посвятил свою историко-тематическую вкладку знаменитому «Аннус Мирабиле» — «Чудесному Году» в жизни А. Эйнштейна, опубликовавшему в 1905 году свою изумительную серию из пяти статей (последняя вышла в начале 1906 года), которая обессмертила его имя. Авторитетный журнал считает, что гений Эйнштейна модифицировал систему предположений и допущений, лежавших в основе физики, что привело к изменению механистической картины ньютоновского мира.

Физика тем самым была поставлена с головы на ноги, родилось реальное, а не аберрантное физическое мышление, после чего стало возможно рождение квантовой физики. В какой-то мере история повторилась через полвека, когда биологическая наука после открытия Уотсона и Крика встала с головы белковой гипотезы на ноги ДНКовой природы гена, после чего и стало возможно рождение реальной биологии.

Конечно, со времен Эйнштейна мы знаем, что во Вселенной время интетрировано с пространством, в результате чего возникло неразрывное пространство-время, которое искривляется под влиянием больших гравитационных масс. Известно также, что при запредельных скоростях, приближающихся к околосветовым, время замедляется и при «провале» в черную дыру вообще останавливается. Но оперируя этим знанием, наука тем не менее ничего не говорит о том, что такое время.

А весь прогресс ее — суть повышение разрешающей способности измерений все более кратких мгновений времени. Дело уже дошло до атгосекундных лазерных импульсов, при которых секунда дробится на доли, равные 1C^>18. При таких длительностях импульса не то что молекула, атом «замораживается» в своем движении, что позволяет детально изучать переходы электронов с одного квантового уровня на другой.

Сегодня уже трудно представить себе мир без мобильников и интернета, которые невозможны без миниатюрных атомных «ловушек», где движение единиц материи затормаживается чуть ли не до нуля с помощью лазерного света. У заторможенного же атома легко измерить квантовый переход, или классический боровский «скачок» с одного уровня на другой. Скачки эти совершаются за строго определенные промежутки, что и явилось новым стандартом времени.

Первые «примитивные» атомные часы использовали для определения квантового перехода микроволновое излучение, длина волны которого составляет 3,2 сантиметра. Поэтому обычные «промышленные» атомные часы, стоящие ныне в самых разных национальных бюро и институтах стандартов, представляют собой довольно внушительное сооружение размером с большой платяной шкаф.

Точность хода этих часов такова, что ошибка в 1 секунду набегает «всего лишь» за 30 миллионов лет! Гораздо шире распространены более «примитивные» часы размером с коробку из под обуви. Точность их на 3 порядка ниже, но зато тысячи подобных часов весьма активно используются по всему миру — ее хватает для современных средств связи, FM-радио, а также передачи данных в сетях со многими пользователями.

Бегунов на 100 метров обязательно разделяют по дорожкам, иначе они в своем неудержимом стремлении к финишу переломают друг другу ноги. Стайеры же бегут свои 5 или 10 тысяч метров с гораздо меньшими скоростями, поэтому им можно бежать и в толпе.

Атомам же цезия в стандартных часах приходится выступать «в толпе». Цезий был выбран при создании атомных часов благодаря тому, что он довольно легко испаряется при невысокой температуре, но в то же время масса его атомов достаточно велика, чтобы атомы вели себя в «облаке» весьма достойно и сдержанно.