Почему именно 9 192 631 770?
Зачем вообще понадобились атомные часы, которые появились лишь в середине прошлого века? Чем не устраивали учёных другие виды часов? Дело вовсе не в часах. Часы - это прибор, при помощи которого человек проводит измерение одного из параметров наблюдаемых и изучаемых им процессов и явлений. Конкретно: при помощи часов измеряют продолжительность (длительность) любых процессов. Как и для любого процесса измерения чего-либо, для измерения продолжительности процессов необходим эталон измерения - эталонная длительность. Сравнение продолжительности процесса с эталонной длительностью даёт количество эталонных длительностей в длительности наблюдаемого процесса, и количество этих эталонных длительностей, определённое в результате измерения, обозначается (называется) термином время. Разумеется, что в качестве эталонной длительности должна и может быть только продолжительность какого-либо стабильного циклического процесса, или продолжительность части цикла этого процесса. Долгое время таким циклом являлся один оборот Земли вокруг своей оси, а эталонной длительностью являлась, и является 1/86 400 часть продолжительности этого оборота. Вот эту самую часть продолжительности одного оборота Земли вокруг своей оси и назвали термином секунда. Таким образом "секунда" - это название продолжительности (длительности) конкретного процесса, которая является общепринятым эталоном измерения продолжительности процессов, и говорить, что "секунда" - это какое-то количество переходов в атоме, неверно в принципе, так как это свидетельство непонимания сути вопроса. Правильно - секунда это название периода в непрерывном, стабильным по частоте колебательном процессе, в течение которого происходит 9 192 631 770 переходов в атоме Цезия-133.
Казалось бы - какая разница, как говорить, зачем эти тонкости? А разница большая и принципиальная. На бытовом уровне, впрочем, разницы, наверное, никакой и нет, но в науке, которая занимается в ходе изучения и познания мироздания описанием наблюдаемых процессов, важна суть того, о чём речь. А суть в данном случае в том, что основа - это эталонная длительность, а не количество колебаний электронов атома, которое в эту длительность укладывается, и секунда - это название эталонной длительности, а не количество этих колебаний. Почему именно это количество? Да потому что атомные часы откалиброваны (синхронизированы) с имеющейся эталонной длительностью, определено, что именно такое количество переходов в непрерывном колебательной процессе укладывается в 1/86 400 периода обращения Земли вокруг своей оси. То есть, и атомные часы в процессе измерения продолжительности процессов отсчитывают количество тех же самых эталонных единиц длительности, которые являлись эталоном и до появления атомных часов. Зачем тогда вообще понадобились атомные часы? Да за тем, что скорость обращения Земли вокруг своей оси нестабильна, и приходилось систематически вносить корректировки в проводимые исчисления продолжительности некоторых процессов. Оказалось, что колебательный процесс электронов в атоме Цезия-133, куда как более стабилен в своей динамике, чем процесс обращения Земли вокруг своей оси. (Стоит отметить, правда, что стабилен он при определьных конкретных условиях, в частности, при абсолютном нуле температуры.) Поэтому длительность выделенного цикла в 9 192 631 770 переходов в атоме Цезия-133 стабильнее длительности 1/86 400 периода в цикле обращения Земли вокруг своей оси. Но в основе эталонной длительности осталось последнее, и до сих пор происходит и ещё долго будет происходить периодическая синхронизация этих "часов" и корректировка получаемых с их помощью результатов измерения так называемыми "вставочными" секундами. Основное во всём этом то, что сама эталонная длительность осталась неизменной, и только эта эталонная длительность и называется термином секунда. И ответ на вопрос "Что такое секунда?" может быть только один: это название периода в стабильном по частоте циклическом процессе, длительность этого периода в колебательном процессе в настоящее время является общепринятым эталоном сравнения в процедурах измерения продолжительности любого процесса.
Ну и к чему в конце-концов всё вышесказанное? К проблеме с терминологией в физике. Секунда - это термин. По опрелению термин – это слово или словосочетание, обозначающее конкретное научное, техническое или профессиональное понятие. А термином "секунда" изначально обозначено конкретное понятие - длительность периода циклического процесса, или длительность части этого периода, которая является эталоном в процессах измерения продолжительности любого процесса. Кроме того, термины имеют чёткое и однозначное значение в конкретной области их использования. Одним словом, то есть одним термином в различных областях могут обозначаться совершенно различные понятия, это омонимизм. Но в каждой конкретной области конкретный термин должен обозначать одно конкретное понятие. В большей степени это должно соблюдаться в областях науки. Но на практике, особенно в физике, с терминологией полный бардак. Приведенный выше пример с термином "секунда" - это капля в море этого бардака с терминологией в физике. Более ярким примером является использование в физике термина "время". Что только этим термином не называют! Переносят в физику понятия, обозначенные этим термином в других областях! Наносят этот термин на другие термины! Зачастую, к примеру, можно видеть как термином время называют самостоятельный термин секунда, о котором сказано выше, или называют термином время "продолжительность (длительность)" наблюдаемого процесса, хотя "продолжительность" - это название одного из параметром этого процесса, а время - это результат измерения этого параметра. Пустое занудство? Но вот что сказано по этому поводу в одной из научных статей: "Многочисленные философские и математические спекуляции на тему "Что такое время?" не имеют никакого отношения к физике как экспериментальной науке и к рациональному методу мышления в целом. Растрачивая время и энергию на абстрактные псевдонаучные измышления, научное сообщество создает иллюзию научного поиска, а фактически отвлекает интеллектуальные силы от решения глобальных задач, связанных с выживанием человечества и сохранением цивилизации как основного фактора, выделяющего человека в биологическом мире.". (Моисеев Б.М. Время как философская категория и как физическая величина // Вестник ВГУ. Серия: Философия. 2013. №1. С.155-162.). И с этим нельзя не согласится, хоть и сказано это, наверное, излишне категорично. Однако и с тем, что с терминологией в физике творится вакханалия, согласятся, наверное, многие.
Но вернёмся к атомным часам, целью разработки которых было не "выведение" нового эталона длительности, а получение более стабильного в своей динамике периода процесса, длительность которого соответствует уже применяемой эталонной длительности под названием секунда. В определённой степени это удалось, хотя прибор по своей конструкции получился довольно сложным: поддержание постоянной температуры лазерным охлаждением, экранирование от воздействия внешней среды и т.д.. До сих пор работа над этим прибором продолжается, а паралельно ведётся работа над созданием оптических часов, которые вроде бы будут ещё стабильные атомных. Однако, как всегда неожиданно, выяснилось, что атомные часы стабильны только в конкретных условиях. В частности, при значительном удалении этих часов от поверхности Земли, атом Цезия-133 начинает "вести" себя несколько иначе, а конкретно - изменяется частота колебаний электронов в этом атоме. Изменение очень незначительное, но всё-таки измеряемое, и это приводит к необходимости периодических корректировок, от которых хотели избавится, разрабатывая эти часы. Вместо того, чтобы разбираться с фактом изменения в "поведении" атома по мере удаления его от поверхности Земли, было заявлено, что это ярчайшее подтверждение того, что чем дальше от Земли, тем медленнее течёт время! То есть опять самым пышным цветом расцвела спекуляция термином "время"! А не лучше ли и не полейзней ли было призадуматься над фактом изменения частоты колебательного процесса электронов атома при удалении этого атома от Земли? Почему это происходит? Как изменится частота этих колебаний при нахождении этого атома хотя бы на расстоянии в сотню световых лет от Земли? Будет ли период полураспада этого атома, при таком его "поведении" соответствовать значению периода полураспада, установленного измерениями, проведёнными на Земле? А если нет, то... Но об этом думать некому и некогда, учёные умы заволокло порождением спекуляций в терминологии - мифическим замедлением времени...
Ну и в заключение: граждане учёные, официальные и неофициальные, перестаньте делать из науки физика посмешище, наведите раз и навсегда порядок в терминологии. Как это на современном этапе сделать, я не знаю, но наверное каждому, кто считает себя физиком, всё-таки, начинать нужно с себя. Это очень трудно, особенно когда уверен, что ты - гений, но попробуйте, может быть в конечном итоге и получится.
Свидетельство о публикации №225112001039