Μετρώντας το χρόνο


22Εδώ και αιώνες, η Γη είναι ο χρονομέτρης μας. Η ημέρα χωρίζεται σε ώρες, λεπτά και δευτερόλεπτα. Όταν αυτό το μήνα αλλάξει ο χρόνος, ένα επιπλέον δευτερόλεπτο θα προστεθεί στο χρόνο. Ποιος αποφασίζει όμως για την ώρα που θα δείχνουν τα ρολόγια μας; Ο χρόνος είναι κάτι που όλοι θεωρούμε δεδομένο. Το πρωί γίνεται απόγευμα, το φθινόπωρο γίνεται χειμώνας και άλλος ένα χρόνος γίνεται παρελθόν, καθώς η γη ολοκληρώνει ένα ακόμα ταξίδι γύρω από τον ήλιο. Όμως τι είναι η ώρα; Πως μετράμε το πέρασμα του χρόνου; Κυλάει πάντα με τον ίδιο ρυθμό; Υπάρχει κάποια αφετηρία, κάποιο τέρμα;

Όλα τα παραπάνω ερωτήματα φαίνεται ότι θα μπορούσαν να μελετηθούν μόνο υπό μια φιλοσοφική σκοπιά, ωστόσο είναι ιδιαίτερα σημαντικά, όχι μόνο για την κατανόηση του πλανήτη και του σύμπαντος αλλά και για την συνέχιση του πολιτισμού του 21ου αιώνα. Από τις οικονομικές συναλλαγές έως τα δορυφορικά συστήματα, βασιζόμαστε σε καθέναν στον πλανήτη που συμφωνεί με μια μοναδική και ακριβή χρονική αποτύπωση. Εάν έχουμε τη λάθος ώρα το κόστος μπορεί να μεταφραστεί τόσο σε χρήματα αλλά και ζωές. Η κατά ένα δευτερόλεπτο λάθος ώρα δε φαίνεται να έχει μεγάλη σημασία στην καθημερινή μας ζωή. Τα πράγματα όμως δεν είναι καθόλου έτσι σε επίπεδο κοινωνίας. Η σύγχρονη βιομηχανία και κατ’ επέκταση η οικονομία στηρίζεται στην ικανότητά μας να μετράμε με μεγάλη ακρίβεια το χρόνο. Το πιο χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι το Παγκόσμιο Σύστημα Εντοπισμού (GPS), που για να υπολογίσει την ακριβή θέση, απαιτεί ακριβή γνώση του χρόνου που χρειάζεται για να φτάσουν στο συγκεκριμένο σημείο τα σήματα των ειδικών δορυφόρων GPS. Την ευθύνη για την σωστή ώρα στα ρολόγια μας έχει ο «χρονοκράτορας» Δρ. Dennis McCarthy. Περισσότερο από όλους, ο Δρ. McCarthy εκτιμάει την ανάγκη του κόσμου για συγχρονισμό.

Μετρώντας τη χρονική καθυστέρηση ανάμεσα στα σήματα, το GPS μπορεί να εντοπίσει τη θέση σας σε σχέση με όλους τους υπόλοιπους δορυφόρους, υποθέτοντας ότι όλα τα ρολόγια παραμένουν συγχρονισμένα. Τα συστήματα GPS παρουσιάζουν απόκλιση στις μετρήσεις τους έως 5 μέτρα, κάτι που σημαίνει ότι όλοι όσοι χρησιμοποιούν συστήματα πλοήγησης σε ολόκληρο τον κόσμο θα πρέπει να συμφωνούν στην ώρα με την ελαφριά απόκλιση των 16 νανοδευτερολέπτων. Πόσο δύσκολο μπορεί να είναι αυτό; Έως το 1967 η Γη ήταν ο χρονομέτρης μας. Η ημέρα χωριζόταν σε ώρες, λεπτά και δευτερόλεπτα με βάση την περιστροφή της Γης. Ίσως αυτό να μας βρίσκει σύμφωνους βάσει λογικής. Η Γη περιστρέφεται μια φορά γύρω από τον άξονα της κάθε 24 ώρες και υπάρχουν 3,600 δευτερόλεπτα μέσα σε μια ώρα. Όλα αυτά θα ήταν τέλεια εάν η Γη μας βοηθούσε να υπολογίσουμε την ώρα, όμως στην πραγματικότητα δεν το κάνει. Ο ρυθμός περιστροφής της Γης κάθε μέρα αλλάζει κατά χιλιάδες νανοδευτερόλεπτα. Η συνισταμένη κίνηση της Γης είναι το αποτέλεσμα πολλών επιμέρους κινήσεων που επηρεάζουν και την περιστροφή γύρω από τον εαυτό της. Με το πέρασμα των ημερών, αυτές οι αλλαγές στον ρυθμό περιστροφής της γης έχουν ως αποτέλεσμα τον αποσυγχρονισμό της περιστροφής της Γης με τα υψηλής ακριβείας ατομικά ρολόγια, που βοηθούν στη λειτουργία των GPS.


Κλέβοντας δευτερόλεπτα

Εδώ έρχεται ο Δρ McCarthy… Ο καθηγητής από την Ουάσιγκτον παρακολουθεί τις μικρές παρεκκλίσεις της περιστροφής της Γης και προσθέτει ή αφαιρεί δευτερόλεπτα. Η επόμενη παρέμβαση θα πραγματοποιηθεί την 31η Δεκεμβρίου αυτού του έτους, όπου ο μήνας θα διαρκέσει ένα δευτερόλεπτο παραπάνω από τον Δεκέμβριο του 2007. Ο υπεύθυνος του χρόνου εργάζεται για τη Διεθνή Υπηρεσία για την Περιστροφή της Γης και λαμβάνει δεδομένα για την περιστροφή της από μια σειρά παγκόσμιων παρατηρήσεων, που σκιαγραφούν την ακριβή τοποθεσία της γης, σε σχέση με ένα δίκτυο από εξαιρετικά λαμπρά, μακρινά αστρονομικά αντικείμενα, γνωστά ως κβάζαρ. Υπάρχουν μακρινοί γαλαξίες, μερικά δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, που τροφοδοτούνται από τεράστιες μαύρες τρύπες, οι οποίες καταβροχθίζουν ολόκληρα αστρικά συστήματα και λάμπουν με ένα φως δισεκατομμυρίων ήλιων. Επειδή είναι τόσο μακρινά, η θέση τους στον ουρανό είναι απόλυτα συσχετισμένη με τη Γη και δημιουργούν ένα πολύ σταθερό και ακριβές σύστημα αναφοράς, μέσω του οποίου μπορούμε να μετρήσουμε το ρυθμό περιστροφής της γης και έτσι να διατηρήσουμε τα ρολόγια μας συγχρονισμένα με την περιστροφή του πλανήτης μας.

«Το ατομικό ρολόι εξάγει ένα ηλεκτρικό σήμα, το οποίο είναι ανάλογο με τον ήχο ενός εκκρεμούς ρολογιού,» σχολιάζει ο McCarthy. Και καθότι όλα τα παραπάνω δεν ήταν αρκετά, υπάρχει ένα ακόμα πιο θεμελιώδες πρόβλημα με την παγκόσμια ώρα. Το 1905, ο Άλμπερτ Αϊνστάιν με τη θεωρία της σχετικότητας εγκατέλειψε την έννοια του απόλυτου χρόνου. Κάθε ρολόι, σε οποιοδήποτε μέρος του κόσμου, χτυπάει με διαφορετικό ρυθμό. Για την τεχνολογία του GPS, αυτό είναι ένα τεράστιο θέμα, επειδή αποδεικνύεται ότι τα ρολόγια στους δορυφόρους αποκλίνουν κατά σχεδόν 40,000 νανοδευτερόλεπτα ανά μέρα σε σχέση με τα ρολόγια της Γης, επειδή βρίσκονται πάνω από την επιφάνειά της και κινούνται πολύ γρήγορα σε σχέση με το έδαφος.

40,000 νανοδευτερόλεπτα αντιστοιχούν σε ύψος 40,000 ποδών… Οι εξισώσεις του Αϊνστάιν που γράφτηκαν το 1905 και 1915 χρησιμοποιούνται για τη διόρθωση αυτή της παρέκκλισης, επιτρέποντας στα συστήματα GPS να λειτουργούν, στα αεροπλάνα να μετακινούνται με ασφάλεια και σε εσάς να φτάνετε στο σπίτι των αγαπημένων σας που βρίσκονται σε άλλη χώρα χωρίς να χάσετε τα Χριστούγεννα. Όπως αποδεικνύεται, υπάρχει μια πολύπλοκη αλλά και εξαιρετική βιομηχανία πίσω από την φαινομενικά απλή δουλειά του να κρατάει κανείς τον κόσμο συγχρονισμένο.

Την άλλη φορά που θα κοιτάξουμε το ρολόι μας, ίσως να δώσουμε μεγαλύτερη προσοχή στα δευτερόλεπτα…

BBC