İster inanın, istər inanmayın, bir kiloqram alma və ya armud əvəzinə saniyələr ərzində lazımi miqdarda satılmağı xahiş edə bilərsiniz.
Müasir sivilizasiya ölçmələr olmadan qeyri-mümkün olardı və bütün dünyada eyni ölçü vahidləri istifadə edilməsəydi ölçmələr mənasız olardı. Uzun illər (təxminən 150) bütün dünyada metroloqlar Paris yaxınlığında, Fransada yerləşən Beynəlxalq Bürosu (BIPM) vasitəsilə ölçü vahidlərinin ciddi tərifləri ilə bağlı razılığa gəliblər. BIPM hazırda vaxtı, uzunluğu, kütləni, elektrik cərəyanını, temperaturu, işığın intensivliyini və maddənin miqdarını idarə edən yeddi əsas vahidi idarə edir. Bu vahidlər birlikdə müasir elm, texnologiya və ticarətin dilindən başqa bir şey deyil.
Lakin elm adamları bu ümumi qəbul edilmiş standartları daim təkmilləşdirirlər. 2018-ci ildə kiloqramın (kütlənin), amperin (cari), kelvin (temperatur) və molun (maddənin miqdarı) yeni tərifləri təsdiq edilmişdir. Bu, fantastik səslənir, amma indi, köstebek istisna olmaqla, bütün standartlar bir şeyə - zamana tabedir. Məsələn, bir metr işığın 1/299 saniyədə vakuumda keçdiyi məsafə kimi müəyyən edilir. Eyni şəkildə, indi kiloqramın tərifi saniyəyə əsaslanır və bunun necə ediləcəyini anlamaq o qədər də çətin deyil.
Bu o deməkdir ki, nəzəri olaraq, ətrafdakı hər kəsə aydın olmasa da, çəki və ya uzunluğu saniyələrlə müəyyən edə bilərsiniz.
Elm hələ də dayanmır, indi bir saniyə çəkib ona yeni bir tərif vermək qərarına gəldilər, lakin qlobal ölçmələrin bütün arxitekturasının bu dəyərdən asılı olduğunu qəbul edərək, müddətini dəyişdirməyəcəklərinə söz verirlər. Maraqlanırsınız? O zaman gəlin məsələnin tarixinə nəzər salaq.
Bir vaxtlar insanlar göyə baxaraq vaxtı təyin edirdilər. Lakin 1967-ci ildən bəri metroloqlar atomun daxilində gedən prosesləri ölçməklə, gözəl desək, Kainatın əbədi ürək döyüntülərini saymaqla vaxtı müəyyən etməyə razılaşıblar. Lakin zaman hələ də onun astronomik ölçülmə prinsipləri ilə sıx bağlıdır. Əvvəlcə vaxt Yerin gündəlik fırlanmasında, gündüzdən gecəyə və geriyə keçdiyi yol ilə müəyyən edilirdi. Bir nöqtədə, qədim Misir astronomları on ikilik nömrələmə sistemindən (12-yə əsaslanaraq) istifadə edərək, gündüz və gecəni hər biri 12 saata bölərək gündə 24 saat verdilər.
Lakin saatlar Yerin Günəş ətrafında orbitində olduğu yerdən asılı olaraq müddətə görə fərqlənirdi. 2000 ildən bir qədər çox əvvəl, məsələn, ayın hərəkətini hesablamaq üçün sabit dəyərlərə ehtiyacı olan yunan astronomları, bir günün bərabər uzunluqda 24 saata bölünməsi ilə bağlı inqilabi ideya ilə gəldilər. Eyni “astronomik” təfəkkür onları qədim Babilin 60-a (kiçik) sayma üsulunu saatlarda tətbiq etməyə vadar etdi. Onlar Yerin 360 dərəcə dairəsini və ya kürəsini 60 hissəyə və ya dəqiqəyə böldükləri kimi, hər dəqiqəni 60 saniyəyə bölürdülər.
Günün birinci bölgüsü (latınca partes minutae primae kimi tanınır) onlara bir dəqiqə uzunluğu verdi ki, bu da orta günəş gününün 1/1440-ı idi. İkinci bölmə (partes minutae secundae) onlara saniyənin müddətini və eyni zamanda adını verdi, bu da günün 1/86-ü idi. Əslində bu tərif 400-ci ilə qədər davam etdi.
Amma problemlər aradan qalxmayıb. Yer öz gündəlik fırlanmasını tədricən yavaşlatır; günlər bir az uzanır, astronomik saniyə də belədir. Bu kiçik fərqlər əlavə olunur. Onlar yazırlar ki, tarixi tutulmaların və digər müşahidələrin ekstrapolyasiyasına əsaslanaraq, Yerin vaxtı təyin etmək üçün bir vasitə kimi (saat kimi!) son 2000 il ərzində üç saatdan çox vaxt itirdiyini - bilək xronometri üçün o qədər də pis nəticə olmadığını yazırlar. , lakin elmi yanaşma üçün uyğun deyil.
Belə çıxır ki, astronomik hesablamalara əsaslanan standart vaxt vahidi sabit deyil və bu reallıq metroloqlar üçün ötən əsrin ilk onilliklərində Yerin fırlanmasının nə qədər qeyri-bərabər olduğunu aşkar etdikdən sonra getdikcə dözülməz hala gəldi. Elm isə sabitlik və etibarlılıq tələb edir. Zaman kimi, 1960-cı illərin sonunda cəmiyyət son dərəcə dəqiq sinxronizasiya tələb edən radiotezliklərdən getdikcə daha çox asılı idi.
Atom əsrində metroloqlar atoma, daha doğrusu atom hissəciklərinin daha çox proqnozlaşdırıla bilən hərəkətinə müraciət etdilər. Atomlar heç vaxt köhnəlmir və yavaşlamaz. Onların xüsusiyyətləri zamanla dəyişmir. Mükəmməl saat. Sezium-133 ilə tanış olun.
Otaq temperaturunda maye olan gümüşü qızılı metal olan seziumun ağır, yavaş hərəkət edən atomları var, yəni onları izləmək nisbətən asandır. Alimlər sezium atomlarını vakuuma yerləşdirərək onları görünməz elektromaqnit sahəsində mikrodalğalı enerjiyə məruz qoyublar. Problem, hansı dalğa uzunluğunun və ya tezliyin mümkün qədər çox sezium atomunun bir işıq paketi və ya bir fotonu yaymasına səbəb olacağını anlamaq idi. Fotonlar bir detektor tərəfindən tutuldu və sayıldı. Nəticədə, dalğa uzunluğu atomun təbii rezonans tezliyi kimi təyin olundu.
Sadəlik üçün bir sarkaç təsəvvür edin. Bu tip atomlara xas bir ritmdə işləyən sarkaç. Sezium-133 vəziyyətində tezlik saniyədə 9 dövrdür. Təcrübədə istifadə edilən ikincinin uzunluğu 192-ci ildə ilkin elmi təcrübələrin aparıldığı günün uzunluğuna əsaslanırdı. 631-ci ilə qədər Çəkilər və Ölçülər Bürosunun metroloqları sezium-77-ün rezonans tezliyini ikincinin rəsmi müddəti kimi təyin etdilər.
Seziuma əsaslanan bu tərifə baxmayaraq, astronomik vaxt və atom vaxtı hələ də ayrılmaz şəkildə bağlıdır. Birincisi, atom vaxtının bəzən astronomik vaxta uyğun olması üçün düzəliş edilməlidir, çünki atom vaxtı sabit qalarkən Yer nizamsız sürətlə dəyişməyə davam edir. Atom vaxtı astronomik vaxtdan təxminən bir saniyə daha sürətli olduqda, vaxt ölçənlər Yerin yetişməsinə imkan verərək, onu bir anlıq dayandırırlar - hər il əlavə bir saniyə əlavə edirlər.
Beləliklə, saniyənin uzunluğu dəyişməsə də, dəqiqənin uzunluğu zaman-zaman dəyişir. Əvvəlcə 10-ci ildə 1972 sıçrayış saniyə əlavə etdikdən sonra, vaxt ölçənlər indi təxminən hər il yarım atom vaxtına bir sıçrayış saniyə əlavə edirlər.
Həm də nə qədər qəribə səslənsə də, biz hələ də müasir atom saatlarımızla 1957-ci il dövrünün saniyələrini hesablayırıq. Bunun səbəbi, sezium-133-ün öz-özünə rezonans tezliyinin 1957-ci ildə ölçülməsi və həmin ildəki astronomik saniyənin müddəti ilə əlaqələndirilməsidir ki, bu da ikincinin dəyəri yenidən müəyyən edilsə belə dəyişməyəcəkdir.
Bəs belədirsə, niyə ikinci yeni tərifdir? Bütün bunlar başqa bir elmi ixtiranın - optik atom saatının günahıdır. Onlar sezium saatı ilə eyni prinsiplər üzərində işləyirlər, lakin daha yüksək təbii rezonans tezliyinə malik olan atomları ölçürlər (şərti olaraq, tıqqıltı). Bu tezliklər elektromaqnit spektrinin görünən və ya optik diapazonundadır və mikrodalğalı diapazonda deyil, buna görə də adlanır.
Optik saatların bir neçə növü var, onların hər biri tək atomun və ya ionun - iterbium, stronsium, civə, alüminium və başqalarının "gənələrini" hesablayır.
Niyə daha çox dəqiqliyə ehtiyacımız var? Qismən ona görə ki, zaman özü deyil; qravitasiya və kütlə ilə bağlıdır və onlardan təsirlənir. Zaman (fanfar!) da sabit deyil, baxmayaraq ki, beynəlxalq standartın mövcudluğunu bilərək belə bir ehtimal irəli sürmək olar. Məsələn, Albert Eynşteynin nisbilik nəzəriyyəsi zamanın planet kimi nəhəng bir cismin yanında olduqda daha yavaş hərəkət etdiyini, çünki cazibə qüvvəsi səbəbindən yavaşladığını göstərir.
Bu o deməkdir ki, optik saatın sürəti cüzi də olsa dəyişərsə, saatın yerləşdiyi fiziki şərait də dəyişə bilər. Bu dəyişiklikləri oxumaq qabiliyyətinin bizə optik atom saatlarından istifadə edərək qaranlıq maddə və ya qravitasiya dalğaları kimi obyektləri aşkar etməyə imkan verdiyi deyilir. Dəhşətli, elə deyilmi? Oxuyun.
2015-ci ildə amerikalı fiziklər optik atom saatlarını yenicə inkişaf etdirməyə başlamışdılar və müxtəlif ünvanlarda yerləşən laboratoriyalarda yerləşən saatlarda saniyələrin bir qədər fərqli hesablanması onları çaşdırırdı. Nisbilik fəaliyyətdədir? Optik saatlar cazibə qüvvəsindəki kiçik dəyişikliklərə cavab verə bilərmi? Onlar saatın dayandığı laboratoriyalar arasında hündürlük fərqinin ölçülməsini əmr etdilər, çünki zaman kimi hündürlük də cazibə və kütlə ilə bağlıdır. Saatlar həqiqətən fərqli hündürlükdə idi. Onların bir az fərqli vaxt ölçmələri qravitasiya sahəsində incə dəyişiklikləri seçdi. Digərlərindən cəmi bir santimetr uzun olan optik saat daha sürətli işləyirdi!
Eynşteynin kütlə və cazibə qüvvəsinin zamanla nə edəcəyi ilə bağlı proqnozu əslində o qədər də inanılmaz deyil. Ondan praktikada necə istifadə edəcəyinizi öyrənmək qalır.
