Властелины времени: Часы, которые управляют нашим миром

Современные часы теряют всего одну секунду за 300 миллионов лет, и даже малейшие сбои в их работе могут повлиять на мир, в котором мы живем.

Проблемы времени в современном мире

Время — деньги, и это стало особенно очевидным 3 июня 2013 года в 09:59:59.985 по восточноевропейскому времени. В результате сбоев в счете времени новостное агентство Reuters случайно опубликовало информацию на 15 миллисекунд раньше, чем планировалось. Это привело к торговле на сумму 28 миллионов долларов, так как роботизированные трейдеры начали операции раньше соперников.

Технологии достигли уровня, когда даже малейшие отклонения могут обернуться огромными затратами. Самые точные часы можно использовать для отсчета времени более 300 миллионов лет без единого сбоя, и это далеко не предел. Эти настоящие властелины времени влияют на все, от финансовых рынков до GPS в автомобилях, а также показывают нам саму природу вселенной.

История измерения времени

Улучшение методов измерения времени всегда было важно для прогресса человечества. Например, изобретение механических часов произвело настоящую революцию в мореплавании, ведь теперь моряки могли определять свою долготу, что содействовало эпохе открытий. Это также дало толчок развитию астрономии, поскольку ученые получили возможность точно измерять движение небесных тел.

Сегодня даже самые высококачественные механические часы не соответствуют требованиям современности. Например, часы с кукушкой теряют около 15 секунд в день — это значительный срок по сравнению с точностью, которую обеспечивают атомные часы. Эти часы, изобретенные 60 лет назад, измеряют время, погружая атомы цезия в микроволны — процесс, при котором частота колебаний составляет 9,192,631,770 в секунду.

Современные атомные часы

Национальный институт стандартов и технологий объясняет принцип работы атомных часов. На сегодня самые точные атомные часы находятся в Национальной физической лаборатории (NPL) в Теддингтоне, Англия, где они теряют всего одну секунду за 138 миллионов лет. Их обогнали недавно разработанные часы в Национальном институте стандартов и технологий в Боулдере, штат Колорадо, которые теряют одну секунду за 300 миллионов лет.

Как объясняет Стивен Джеферс из NIST, секрет заключается в охлаждении до температуры жидкого азота, что минимизирует малые ошибки. Однако такие часы нельзя разместить на стене — они размером с комнату и используются для калибровки других атомных часов.

Глобальная система отсчета времени

Сеть атомных часов формирует глобальную систему, которая определяет официальное время по всему миру. Эту систему мы почти всегда используем, не осознавая этого. Атомные часы помогают измерять частоты радиоволн, необходимые для передачи телевизионных сигналов, а GPS работает, измеряя небольшие задержки в сигналах с различных спутников, определяя ваше местоположение.

Проблемы часто заключаются не в самом отсчете времени, а в передаче информации.

«Когда вы опускаетесь до уровней микросекунд, выясняется, что никто не показывает одно и то же время,»

— отмечает Леон Лобо из Национальной физической лаборатории Великобритании. Эта ситуация позволяет некоторым трейдерам извлекать выгоду из различий, возникающих в системах времени.

Покупка времени

Сигналы GPS помогают нивелировать различия во времени, однако они подвержены взлому.

«Вы можете купить глушилки GPS за 20 фунтов, которые могут вывести из строя целый район,»

— говорит Лобо. Иногда угрозы возникают не преднамеренно, когда водители скрывают свои маршруты от менеджеров.

Национальная физическая лаборатория разработала подземную сеть, соединяющую организации с их собственными атомными часами. Это означает, что каждое учреждение использует один и тот же источник отсчета времени, что делает время чем-то вроде коммунальной услуги.

«Теперь у пользователя есть сеть, время и энергия прямо из стены — нужно только пользоваться,»

— рассказывает Лобо.

Будущее измерений времени

Через десять лет даже современные атомные часы могут показаться устаревшими. Учёные исследуют новые материалы, например, стронций, которые могут обеспечивать еще большую точность.

«Эти часы могут не потерять ни секунды с момента Большого взрыва,»

— говорит Лобо.

Эти часы будут подвержены физическим эффектам, описанным Альбертом Эйнштейном.

«Просто поднятие оптических часов на сантиметр меняет их частоту,»

— подчеркивает Лобо. Это открывает возможность использования оптических часов для изучения внутренних структур Земли.

Существует вероятность, что мы можем столкнуться с неожиданными открытиями о том, как изменяется частота часов с течением времени.

«Тогда вы начнете беспокоиться, что сами законы физики меняются,»

— говорит Джеферс.

История развития часов научила нас, что каждое новое достижение порождает новые революции — от мореплавания до GPS и мобильных технологий. Будут ли новые устройства столь же революционными? На это ответит только время.

Поделитесь этой историей на Facebook, Google или Twitter.

Если вам понравилась эта статья, подпишитесь, чтобы не пропустить еще много полезных статей!

Вы также можете найти наши материалы в: