Изобрели телеграф, затем айфон: гениальные идеи, изменившие мир

В следующем году среднее время по Гринвичу стало международным, и тогда весь земной шар разделился на часовые пояса. Мировая торговля, путешествия и связь значительно улучшились, когда люди смогли синхронизировать часы. Следующая революция во времени будет связана с ещё более точной синхронизацией устройств.

Хорошие вибрации

В 1880-х годах французские учёные Пьер и Жак Кюри обнаружили нечто интересное в кристаллах, таких как кварц: если приложить достаточное давление, то можно заставить их вибрировать, особенно если воздействовать на них переменным током. Что ещё более важно, кристалл кварца колебался с постоянной частотой 32768 раз в секунду – регулярное движение, как у качающейся лампы Галилея. Так же, как и наблюдения Галилея привели к появлению маятника, открытия братьев Кюри в области так называемого пьезоэлектричества привели к появлению нового вида часов.

В 1928 году У. А. Маррисон и Дж. В. Хортон из Bell Labs создали первые кварцевые часы, используя регулярные колебания кристалла. Эти кварцевые часы теряли или набирали всего тысячную долю секунды в день. По сравнению с маятниковыми часами, они были гораздо менее уязвимы к изменениям температуры и влажности, не говоря уже о движении.

Кварцевые часы стали основными хронометрами в науке и промышленности. Начиная с 1930-х годов, стандартное время в США отсчитывалось кварцевыми часами. К 1970-м годам наручные часы на основе кварца стали доступны на массовом рынке. Сегодня практически все бытовые приборы, имеющие часы, – компьютеры, сотовые телефоны, планшеты, микроволновые печи, будильники, наручные часы, автомобильные часы, – работают на кварцевом пьезоэлектричестве.

Кроме того, кварцевое время сделало возможным то, что на первый взгляд не имеет никакого отношения ко времени: вычисления. Компьютерные микропроцессоры выполняют миллиарды вычислений в секунду, одновременно перетасовывая информацию. Все эти операции координируются главными часами, которые сейчас почти без исключения сделаны из кварца. Тот факт, что существуют компьютеры для выполнения домашней работы или просмотра видео, объясняется не только новаторами вроде Стива Джобса и Билла Гейтса; наши компьютеры также зависят от многовековых инноваций часовщиков.

Вне астрономического времени

Как только мы начали измерять дни с помощью кварцевых часов, мы обнаружили, что продолжительность дня не так и надёжна, как мы думали. Дни укорачивались или удлинялись ввиду приливов и отливов на поверхности планеты, ветра, дующего над горными хребтами, или внутреннего движения расплавленного ядра Земли. Если мы хотели точно определить время, мы не могли полагаться на вращение Земли. Нам нужен был лучший хронометр.

Открытие атома в начале двадцатого века, которое возглавили такие ученые, как Нильс Бор и Вернер Гейзенберг, привело к появлению впечатляющих и смертоносных инноваций в области энергетики и оружия, включая атомные электростанции и водородные бомбы. Атомные исследования также привели к менее известному, но столь же важному открытию. Бор заметил, что электроны, вращающиеся внутри атома цезия, движутся с поразительной регулярностью. Эти электроны отстукивали ритм, который был гораздо надёжнее, чем вращение Земли, и мог быть использован для измерения равных промежутков времени.

Первые атомные часы появились в середине 1950-х годов, и они сразу же установили новый стандарт: теперь мы могли измерять наносекунды, миллиардные доли секунды. Атомные часы в тысячу раз точнее кварцевых. Они могут измерять время с отклонением всего в одну секунду каждые пять миллиардов лет!

13 октября 1967 года Международная конференция по мерам и весам объявила, что основное время планеты будет измеряться в атомных секундах. День перестал быть временем, которое требуется Земле для совершения одного оборота. День стал равен 86400 атомным секундам, отсчитываемым 270 синхронизированными атомными часами по всему миру. Эти часы используют кварцевые механизмы и обнуляются каждый год, чтобы атомные и солнечные ритмы не слишком расходились.

Нильс Хенрик Давид Бор был датским физиком. Он внёс фундаментальный вклад в изучение культуры атома и квантовой теории, за что он получил Нобелевскую премию по физике в 1922 году.