Несмотря на случайное расположение камней, наш исследователь, должно быть, сумел разглядеть, что камни образовали вокруг палки определенную фигуру – овал. Возможно, именно это открытие привело к изобретению солнечных часов.
Таким образом, мы можем утверждать, что наш исследователь измерял не само время – он измерял движение. Цепь событий, состоящую из миллионов и миллиардов движений. По мере движения тени, он устанавливал определенные точки, связанные с конкретными событиями. Проще говоря, он считал и измерял движение.
Наш исследователь мог быть уверен, что, когда тень от палки достигнет одного из камней, это будет означать, что что-то должно произойти. Например, пришло время для ритуала жертвоприношения. Но что, если земля по какой-то причине начнет вращаться быстрее? Скажем, в течение следующих трех дней она будет вращаться на 30 % быстрее? (Давайте не будем моделировать природные и экологические катастрофы, но предположим, что увеличение скорости может произойти без серьезных последствий.) Что бы заметил наш исследователь?
Вообще ничего. Тень от палки все равно добиралась бы до камней так же, как и раньше. По вечерам наш исследователь, возможно, чувствовал бы себя измотанным, так как день стал короче, а ему приходилось бы выполнять то же самое количество задач. У него было бы меньше времени на их выполнение из-за более быстрого вращения Земли.
С научной точки зрения очевидно, что наш исследователь выбрал неверный ориентир, потому что если скорость вращения Земли изменится, он не поймет, что его расписание станет неверным: он не сможет выполнить свои задачи в точно запланированное время. Если сам фундамент ненадежен, могут произойти изменения, которые невозможно обнаружить. Тень от палки все равно будет перемещаться от камня к камню.
Вот еще один вопрос, над которым стоит задуматься. Давайте на секунду забудем о фазах Луны и о вращении Земли вокруг Солнца и представим, что наша планета с завтрашнего дня удваивает свою скорость без каких-либо серьезных последствий. Как это изменит среднюю продолжительность жизни, которая сегодня составляет около 75 лет? Начиная с завтрашнего дня, будет ли это 75 или 37 лет? (Мы вернемся к вопросу о годах, месяцах и неделях позже, чтобы показать, насколько шаткой является почва, на которой мы построили наше знание.)
Благодаря развитию технологий были изобретены песочные часы. Как и солнечные часы, у них были свои недостатки. Если песок слишком сухой или слишком влажный, его скорость соответственно меняется. Люди были правы, спрашивая: Почему время замедляется, когда воздух влажный? Песок действительно перетекал медленнее. Поэтому песочные часы измеряют движение, а не время. Снова. Определенные внешние факторы изменяют частоту циклов, поэтому песочные часы зависят от окружающей среды, так что мы выявили еще один ненадежный инструмент измерения времени.
В нашей истории мы использовали все виды механических инструментов для измерения времени. Самый последний из них – атомные часы. Проще говоря, часы используют “электромагнитный спектр атомов в качестве стандарта частоты для своего элемента хронометража.”[2] Частота представлена в секундах (и более крупных единицах времени) на дисплее блока часов. Я уверен, что операторы этих часов делают все, что в их силах, чтобы электромагнитный спектр оставался неизменным и не нарушался никакими внешними условиями. Тем не менее, частота зависит от окружающей среды: температуры и электромагнитного поля. Поэтому нужно держать под контролем эти факторы, чтобы диапазон частот совпадал с измеренным. На сегодняшний день кажется, что атомные часы работают точно, и атомная частота показывает те же значения в данной среде. Но, возможно, так только кажется. Подумайте об этом. В доисторические времена солнце вставало утром и садилось вечером день за днем. Представьте себе удивление и смятение, когда произошло солнечное затмение! Оно случается только раз в 70–80 лет. Мы, с нашими атомными часами, также предполагаем, что переменные в природе постоянны. Для определения этих переменных мы используем измерения, основанные на сравнении других нестабильных единиц измерения.
То, как мы измеряем длину и вес, является прекрасным тому примером. Обе единицы измерения основаны на взаимной договоренности и зависят от внешних факторов. Возьмем, к примеру, кусок стали длиной 1 метр. Утверждение, что он имеет длину 1 метр, остается верным только до тех пор, пока температура не достигнет 20 градусов Цельсия. Как только температура поднимется, например, до 40 градусов Цельсия, длина этого же куска стали уже не будет 1 метр.
То же самое происходит и с весом. Он зависит от того, где мы его измеряем. Если вы измерите 1 килограмм на берегу моря, а затем поднимете его на 1000 метров над уровнем моря, это будет уже не 1 килограмм. А если вы возьмете его на Луну, вы получите третий, совершенно другой результат.
То же самое и с аналогичными единицами измерения, например, сантиметрами или граммами: они основаны на взаимных соглашениях и переменных.
Поэтому можно с уверенностью сказать, что атомные часы точны лишь настолько, насколько постоянны переменные окружающей среды.
Еще кое-что об атомных часах: что, если существует глобальная ошибка в расчетах, которые управляют переменными окружающей среды? Это могло бы скрыть саму проблему. Так же, как и наш исследователь, взглянув на солнечные часы, не узнал бы, что Земля стала вращаться быстрее. Заметим ли мы что-нибудь? Думаю, что нет. Итак, мы можем сказать, что их фундамент атомных часов основан на переменной, которая была определена расчетами и измерениями, зависящими от других факторов.
Человечество стремится узнать и доказать продолжительность одного дня, то есть время, необходимое для того, чтобы земля развернулась. Введение Всемирного координированного времени (UTC)[3] выглядело многообещающим. Чтобы компенсировать замедление вращения Земли, UTC регулирует продолжительность года, добавляя к нему примерно одну секунду, основываясь на измерениях атомных часов. Это единственный способ получить реальную продолжительность дня, которая считается равной 86 400 секундам.
Если мы спроецируем эти високосные секунды UTC на мировое население в 8 миллиардов человек, мы внезапно из ниоткуда получим чуть больше 253 лет. И это лишь малая часть проблемы. Что гораздо более тревожно, так это отсутствие инструмента или логики в измерении времени, которые не зависели бы от окружающей среды и не были бы относительными. Просто подумайте о UTC. Оно построено на двух неточных измерениях – вращении Земли и расчетах атомных часов. Сейчас мы считаем, что атомные часы более точны, поэтому мы делаем их стандартом и корректируем время, основываясь на вращении Земли и измерениях атомных часов.
Все вышесказанное может привести нас к выводу, что время – это то, что мы переживаем между двумя событиями или движениями. Имейте это в виду, потому что мы увидим, что время протекает по-разному для атома или человека. Как только его изолируют от его естественной среды, точка отсчета исчезает, а переменные среды меняются.
Земля не только вращается вокруг своей оси, но и вращается вокруг Солнца. Еще во времена солнечных часов наш исследователь должен был заметить, что с течением многих-многих дней форма, нарисованная тенью палочки, немного изменилась. Он, вероятно, обнаружил, что некоторые события происходят циклично: например, снегопад или ослепительный солнечный свет. Он заметил, что существует основной цикл каждые 365 дней. Он назвал это годом. Но это создало еще одну проблему: ему пришлось делить год на более короткие отрезки. Но как можно разделить 365 дней на равные периоды?
