Текст книги "Куда летит время. Увлекательное исследование о природе времени"

Алан Бёрдик
Куда летит время
Увлекательное исследование о природе времени

Alan Burdick

WHY TIME FLIES:

a Mostly Scientific Investigation

Copyright © 2017 by Alan Burdick This edition is published by arrangement with Sterling Lord Literistic and The Van Lear Agency LLC

© Липа О. Перевод на русский язык, 2017

© Оформление. ООО «Издательство «Эксмо», 2018

* * *

Посвящается Сьюзен

Признаюсь Тебе, Господи, я до сих пор не знаю, что такое время, но признаюсь, Господи, и в другом: я знаю, что говорю это во времени, что я долго уже разговариваю о времени и что это самое «долго» есть не что иное, как некий промежуток времени.

– БЛАЖЕННЫЙ АВГУСТИН, ИСПОВЕДЬ —

Одна девушка изобрела метод штамповки конвертов, позволивший ей достичь скорости от ста до ста двадцати конвертов в минуту… Мы не знаем, как именно она его разработала, поскольку в это время писатель был в отпуске.

– ФРЭНК ГИЛБРЕТ, ИЗУЧЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ. МЕТОД УВЕЛИЧЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ТРУДА РАБОЧЕГО —

НЕСКУЧНЫЕ КНИГИ О НАУКЕ И ТЕХНОЛОГИЯХ

Кровь, пот и пиксели. Обратная сторона индустрии видеоигр

Известный американский журналист Джейсон Шрейер собрал в своей книге сотни уникальных историй создания лучших компьютерных игр. Узнайте, какой ценой разработчики выпустили Diablo III, Dragon Age и другие продукты, собравшие миллионы фанатов по всему миру.

Тайная жизнь мозга. Как наш мозг думает, чувствует и принимает решения

Как мы принимаем решения? Что такое интуиция, и стоит ли ей доверять? В своей книге аргентинский нейробиолог и спикер TED Talks Мариано Сигман берется разгадать тайны человеческого мозга. Он находит ответы даже на самые неразрешимые вопросы о мышлении и раскрывает настоящую роль нейронауки в нашей жизни.

Все лгут. Поисковики, Big Data и Интернет знают о вас всё

В своей книге Сет Стивенс-Давидовиц предлагает вам изучить сенсационные данные, которые полностью перевернут ваши представления об обществе, в котором мы живем. Как часто мы на самом деле занимаемся сексом? Что мы в действительности думаем о людях другой расы? Узнайте, что же на самом деле скрывают люди.

Тайная жизнь цвета

Откуда взялся тот или иной оттенок? Какие драматические и комические истории связаны с ним? Английская журналистка Кассия Сен-Клер, изучающая цвет всю свою жизнь, провела целое расследование и предлагает вам окунуться в удивительный и непредсказуемый мир цвета.

Вступление

Иногда – в последнее время чаще, чем мне хотелось бы, – я просыпаюсь по ночам от тиканья часов у моей кровати. В комнате темно, ничего не разобрать, и тьма, заливающая комнату, расползается во все стороны, как будто я уже вышел из дома и надо мною простирается бескрайняя пустота неба. С тем же успехом я могу утверждать, что нахожусь в подземелье, в просторной пещере. Возможно, я сейчас лечу сквозь космическое пространство, вижу сон или вовсе мертв. Движется лишь часовая стрелка: я слышу четкое тик-так, неторопливое и безмятежное. В такие минуты меня настигает леденяще ясное понимание необратимого хода времени.

В начале начал, или за миг до начала, времени не существовало. Космология уверяет, что Вселенная зародилась около 14 миллиардов лет назад в результате так называемого Большого взрыва и за одно мгновение достигла размеров, приближенных к теперешним. Вселенная и сейчас продолжает расширяться со сверхсветовой скоростью, хотя раньше в ней не было ничего – массы, материи, энергии, гравитации, движения и перемен. Времени тоже не было.

Возможно, у вас получится вообразить, как выглядел мир до Большого взрыва. У меня не получается: мой разум отвергает эту идею, подбрасывая новый вопрос: откуда взялась Вселенная? Как могло что-либо произойти из ничего? Ради поддержания дискуссии я могу согласиться с тем, что Вселенная до Большого взрыва не существовала вовсе, – но ведь что-то должно было взорваться? Что же это было? Что было до начала всех начал?

Предвосхищая мои вопросы, астрофизик Стивен Хокинг заявил, что попытки представить мир до начала времен – все равно что спрашивать, в какой стороне юг, находясь на Южном полюсе: «Время неопределимо». Вероятно, Хокинг пытается успокоить нас. Кажется, он имеет в виду, что человеческий язык слишком ограничен. Мы (по крайней мере, те из нас, которые не стали астрофизиками) ударяемся о языковой барьер всякий раз, когда пытаемся рассуждать о космических явлениях в рамках привычных понятий. Наше воображение находится во власти аналогий и метафор, сопоставляя нечто странное и необъятное со знакомыми предметами меньших размеров. Вселенную сравнивают с собором, с часовым механизмом, с яйцом, но параллели решительным образом расходятся, и только яйцо всегда остается яйцом. Подобные аналогии выглядят привлекательно, поскольку они обращены к осязаемым элементам Вселенной. Как понятия они самодостаточны, но не способны дать определение более обобщенному понятию, которое определяет их.

Так и со временем: когда мы говорим о нем, мы оперируем понятиями низших категорий. Мы находим и теряем время, как связку ключей, мы тратим и экономим его, как деньги. Время тянется, ползет, летит, бежит, течет и стоит на месте, его много или мало, оно тяготеет над нами осязаемой массой. Колокола звонят долгое или короткое время, как будто длительность звука можно измерить линейкой. Детство отступает вдаль, а срок сдачи проекта маячит на горизонте. Современные философы Джордж Лэйкофф и Марк Джонсон предлагают провести мысленный эксперимент: сосредоточьтесь и попробуйте описать время строго в рамках его собственной парадигмы, не прибегая к метафорам. Вы останетесь ни с чем: «Будем ли мы воспринимать время привычным образом, если у нас не будет возможности его ни тратить, ни беречь? – вопрошают мыслители. – Нам кажется, что нет».

Ставя во главу угла слово, как Господь в первый день творения, Блаженный Августин интригует читателя: «Итак, Ты сказал „и явилось“ и создал Ты это словом Твоим»[1]1
  Августин Блаженный. Исповедь. Кн. XI. Гл. 5 / Пер. М. Е. Сергиенко. (Здесь и далее примечания переводчика.)


[Закрыть].

За окном 397 год, Августину сорок три года, он находится в середине жизненного пути и погружен в дела, занимая должность епископа Гиппона, портового города в Северной Африке, входившего в состав павшей Римской империи. Его перу принадлежат десятки книг – сборники проповедей и заумная полемика с оппонентами по богословским вопросам, а сейчас он приступает к «Исповеди», нетривиальному и на редкость захватывающему произведению, над которым ему предстоит трудиться четыре года. В первых девяти томах из тринадцати Августин перечисляет ключевые моменты своей биографии, начиная с раннего детства (лучшей поры жизни, как он заключает) до принятия христианства в 386 году и смерти матери год спустя. Между делом он пересчитывает все свои грехи, среди которых воровство (он крал груши в соседском саду), внебрачные половые связи, занятия астрологией, гадания, суеверия, увлечение театром и снова секс. (В действительности Августин почти всю свою жизнь состоял в моногамных отношениях – поначалу жил с постоянной любовницей, которая родила ему сына, позже вступил в договорный брак, а затем принял обет целомудрия.)

Последние четыре главы «Исповеди» совсем не похожи на предыдущие: по мере убывания приводятся пространные рассуждения о памяти, времени, вечности и Акте творения. Августин откровенно признается в неведении относительно природы божественного и естественного порядка вещей, но в то же время упорно стремится к ясности. Его умозаключения, добытые интроспективным методом, дали пищу для размышлений новым поколениям философов – от Декарта (чье высказывание cogito ergo sum – «мыслю, следовательно существую» – прямо перекликается с изречением Августина dubito ergo sum – «сомневаюсь, следовательно существую») до Хайдеггера и Витгенштейна. Августин пытается разрешить проблему начала начал: «Вот мой ответ спрашивающему: „Что делал Бог до сотворения неба и земли?“ Я отвечу не так, как, говорят, ответил кто-то, уклоняясь шуткой от неудобного вопроса: „Приготовлял преисподнюю для тех, кто допытывается о высоком“»[2]2
  Августин Блаженный. Исповедь. Кн. XI. Гл. 12.


[Закрыть].

«Исповедь» Августина иногда рассматривается как первая настоящая автобиография – история становления и развития личности во времени, рассказанная от первого лица. Лично я расцениваю ее как воспоминание о попытке к бегству от самого себя. Уже в первых главах божественное стучится в душу Августина, но тот не откликается на зов. Изучая риторику в Риме, он воспитывает незаконнорожденного сына и связывается с компанией демагогов, которых сам же называет совратителями. Набожная мать пребывает в ужасе от его образа жизни, опасаясь, что сын пойдет по кривой дорожке. Впоследствии Августин будет называть тот период жизни не иначе как «сплошное рассеяние». В целом же «Исповедь» служит манифестацией вполне современных идей, известных каждому, кто знаком с принципами психотерапевтической практики: осколки прошлого обретают целостность в настоящем, наполняясь смыслом. Ваши воспоминания принадлежат только вам; с их помощью вы можете составить о себе новое представление и рассказать заново свою личную историю, выявив и обозначив свои насущные черты. «Уйдя от ветхого человека и собрав себя, да последую за одним»[3]3
  Августин Блаженный. Исповедь. Кн. XI. Гл. 29


[Закрыть], – пишет Августин. Таким образом, работа над автобиографией становится инструментом психологической самопомощи. В целом же «Исповедь» затрагивает самые разнообразные темы, уделяя преимущественное внимание природе речи и в особенности искупительной силе слова.

Довольно долго я всеми силами стремился не замечать времени. К примеру, в молодости я отказывался носить наручные часы. Не могу сказать наверняка, что подтолкнуло меня к такому шагу; смутно припоминаю, что когда-то читал о стойкой неприязни Йоко Оно к наручным часам: ей претило видеть постоянное напоминание о ходе времени на своем запястье. В этом был свой резон: время представлялось мне чем-то посторонним, навязанным извне и оттого угнетающим, и поэтому мне казалось, что от времени стоит держаться подальше, а то и вовсе оставить его позади.

Поначалу эта мысль, как и всякий бунт против установленного порядка, приносила мне облегчение и чувство глубокого удовлетворения. Однако, протестуя против времени, я все же не смог выйти за его пределы и оказался попросту позади времени – направляясь куда-то или назначая кому-либо встречу, я постоянно опаздывал. Я так ловко избегал времени, и осознание того, что же на самом деле я делаю, пришло с большим опозданием. За прозрением вскоре последовало еще одно открытие: я отторгал время лишь потому, что в глубине души боялся его. Восприятие времени как чего-то отдельного внушало мне ощущение контроля над ситуацией, заставляя думать, будто в поток времени можно войти по своей воле, как в реку, а затем столь же непринужденно выйти из него или отойти в сторону, как от фонарного столба. Тем не менее в глубине души я осознавал реальное положение дел: время находится внутри меня, внутри всех нас. Отсчет начинается с пробуждением и заканчивается с отходом ко сну; время заполняет собой воздух и проникает в наши тела и умы; вползая в каждую клетку организма, оно присутствует в каждом мгновении жизни и невозмутимо продолжит свой бег, оставив погибшие клетки позади.

ОТСЧЕТ НАЧИНАЕТСЯ С ПРОБУЖДЕНИЕМ И ЗАКАНЧИВАЕТСЯ С ОТХОДОМ КО СНУ; ВРЕМЯ ЗАПОЛНЯЕТ СОБОЙ ВОЗДУХ И ПРОНИКАЕТ В НАШИ ТЕЛА И УМЫ

Я чувствовал себя инфицированным временем. Тем не менее я все еще не берусь утверждать, откуда приходит время и куда оно уходит, причем уходит именно сейчас, неумолимо утекая в неведомые дали. Как это часто бывает со страхами, я не осознаю в полной мере, что такое время, но мое стремление избегать его лишь отдаляет меня от поиска реального ответа.

Итак, однажды – к сожалению, намного позже, чем следовало, – я отправился в путешествие по тайным тропам времени в попытке понять его ход и найти ответ на вопрос, который так волновал Блаженного Августина: «Откуда, каким путем и куда идет время?»[4]4
  Августин Блаженный. Исповедь. Кн. XI. Гл. 21.


[Закрыть] Великие умы, искушенные в космологии, не перестают спорить о технических и математических аспектах времени, а меня больше занимала проблема распознавания хода времени живой материей, к которой наука только начинает подступаться: каким образом клетки и внутриклеточные механизмы реагируют на ход времени и как это сказывается на нейробиологии, психологии и самосознании нашего вида. Углубляясь в исследования феномена времени, проделанные всевозможными «-истами», я пытался разрешить загадки, которые так долго меня терзали и, вероятно, так же терзают вас. Почему в детстве нам кажется, что время течет медленно? Действительно ли у жертв автомобильных аварий восприятие времени искажается в сторону замедления? Почему мы так много успеваем, когда загружены по максимуму, а когда свободного времени в избытке, нам кажется, что мы ничего не сделали? Существует ли внутренний хронометр, отсчитывающий секунды, часы и дни подобно компьютерному таймеру? Если устройство человеческого организма предполагает наличие внутренних часов, то возможно ли управлять ими? Можно ли ускорить, замедлить или остановить ход времени или обратить его вспять? Как, почему и куда улетает наше время?

Не могу точно сказать, какую цель я преследовал, приступая к своим изысканиям, – возможно, я искал успокоения души или пытался найти способ «самовольно отменить ход времени», как изволит выражаться моя жена Сьюзен. В представлении Блаженного Августина время служит окном в мир души. Современная наука в большей степени сосредоточена на построении концептуальных схем и взаимосвязей между феноменами сознания, хотя само по себе понятие сознания довольно расплывчато. (Уильям Джеймс отвергал концепцию сознания как «название несуществующей вещи»: «Те, кто еще остается верным ему, цепляются просто за эхо и слабый отзвук, оставленный исчезающим понятием души в воздухе философии»[5]5
  Джеймс У. Существует ли сознание. Цит. по: Рассел Б. История западной философии и ее связи с политическими и социальными условиями от античности до наших дней / Под ред. В. В. Целищева. Новосибирск, 2001.


[Закрыть].) Тем не менее наши попытки осознания себя независимо от определений наводят на одну и ту же мысль. Постоянное ощущение себя как отдельной личности, существующей в потоке других обособленных индивидов, в различной степени зависимых друг от друга, порождает особое чувство или, скорее, всеобщую затаенную мечту о принадлежности собственного «я» к некоторой общности, именуемой «мы», которая мыслится как нечто несоизмеримо большее и оттого менее понятное. Вслед за осознанием своего «я» приходит устойчивая мысль, от которой так просто отмахнуться в череде повседневных забот о безопасном пересечении улицы и выполнении списка запланированных дел: время приобретает значение лишь потому, что имеет свойство заканчиваться.

Силой воображения я углубился в размышления, а затем принялся подводить итоги своих трудов – по счастью, они оказались весьма обнадеживающими. Стоит признаться, что работа над предыдущей книгой заняла намного больше времени, чем я изначально предполагал, и превысила все мыслимые сроки. Тогда я пообещал самому себе, что возьмусь за новую книгу только при условии, что закончу ее вовремя – точно в установленный срок, не подлежащий пересмотру. По существу, моя новая книга – «Почему улетает время» – задумывалась как книга о времени, законченная вовремя. И разумеется, я опять не уложился в срок. Едва успев начаться, задуманное мною путешествие по реке времени превратилось в нечто среднее между досугом и одержимостью, принимающей участие во всех моих занятиях, в рождении моих детей, их дошкольном образовании и учебе в школе, в отдыхе на пляже, пересмотре сроков сдачи материала и отказах от званых обедов. Дрейфуя в потоке рутинных дел, я увидел самый совершенный часовой механизм в мире, лицезрел белые ночи в Арктике и падал с умопомрачительной высоты, отдаваясь на милость земного притяжения. Тема времени надолго поселилась в нашем доме, как прожорливый гость, завоевавший симпатии хозяев искусством познавательной беседы, – такая же, как, в сущности, и само время.

Я едва только начал, когда столкнулся с неопровержимым фактом: достоверно о времени не известно ровным счетом ничего. Зато мне удалось найти множество научных трудов, подкрепленных исследованиями различных аспектов феномена времени, которые не составит труда рассортировать по категориям подобно тому, как разлагают по спектру солнечный свет. Каждый исследователь уверенно ориентировался в узком диапазоне собственных интересов, но ни один труд не в силах объяснить, каким образом в результате смешения красок получается белый цвет и что он собой представляет. «Стоит решить, что вы разобрались в проблеме, – говорил мне один ученый, – как результаты очередного эксперимента в корне меняют наше представление о некоторых ее нюансах, и вы перестаете понимать, что происходит». Единственный вывод, который разделяют все представители научного сообщества, заключается в том, что мы не располагаем исчерпывающей информацией о времени и только неполнота наших познаний дает времени абсолютную и всеобъемлющую власть над человечеством. Еще один исследователь сознался, что ему проще представить себе прибытие на Землю инопланетной миссии, которая разъяснит нам, что есть время, а мы будем кивать головами, как будто все и так знаем. Если уж на то пошло, значительную часть своей жизни я воспринимал время как что-то вроде погоды, о которой постоянно говорят, но не могут с ней ничего поделать. Но я все-таки постараюсь справиться и с тем, и с другим.

Часы

Отыскав свободное место в вагоне парижского метро, я устраиваюсь поудобнее и смахиваю сон с глаз, чувствуя себя совершенно потерянным. На календаре конец зимы, но за моим окном тепло и ясно, на деревьях набухают почки, тронутые глянцем, город сияет. Вчера я прилетел в Париж из Нью-Йорка и засиделся у друзей до полуночи, поэтому рассудок мой все еще блуждает в потемках, я все еще во власти сезона и часового пояса, оставленного позади, и отстаю от парижского времени на несколько часов. Я бросаю взгляд на наручные часы: 9:44. Я опаздываю – как всегда.

Часы на моей руке – новый подарок Джерри, моего тестя, который сам носил их много лет. Когда мы со Сьюзен обручились, ее родители захотели купить мне новые часы. Я отказался, хотя потом долго сожалел, что произвел на них не лучшее впечатление. Какой зять выйдет из человека, который не считается со временем? Позже, когда Джерри предложил мне свои старые наручные часы, я сразу согласился принять их. Золотой циферблат на широком серебряном браслете, на черном фоне выступает название марки («Конкорд») и слово «кварц» жирным шрифтом, непронумерованные черточки обозначают часы. Мне нравится ощущать непривычную тяжесть на запястье, благодаря которой я чувствую себя важной персоной. Поблагодарив Джерри, я заметил, что часы пригодятся мне в исследованиях времени, даже не подозревая, насколько близко подобрался к истине в тот момент.

Исходя из своего опыта и субъективных ощущений, я могу с уверенностью сказать, что время объективной реальности, которое показывают часы всех видов и расписания поездов, количественно отличается от внутреннего времени, циркулирующего в клетках, организме и сознании. Собственно говоря, и о первом, и о втором я не знал почти ничего и не мог объяснить, как работают те или иные часы – хоть настенные, хоть настольные, хоть наручные. Также я не понимал, почему их показания совпадают с показаниями других наручных, настольных и настенных часов, случайно попадавшихся мне на глаза. Если между объективным и субъективным временем действительно существует разница, как между физикой и биологией, я не имею ни малейшего понятия, в чем она заключается.

Итак, мое новое приобретение – подержанные часы – стало отправной точкой своеобразного эксперимента. По-моему, нет лучшего способа разобраться в отношениях со временем, чем физически прикрепить его к себе. Результат был заметен почти сразу. После того как браслет обвился вокруг моего запястья, первые несколько часов я не мог думать ни о чем другом: кожа под браслетом сильно потела, вес часов оттягивал руку. Время тянулось и в прямом, и в переносном смысле, так как мой разум все время бродил вокруг да около. Вскоре я наконец-то забыл о своих часах, но на следующий день вечером снова вспомнил о них, когда, решив выкупать одного из маленьких сыновей, внезапно обнаружил часы на своем запястье, погруженном в воду.

Втайне я надеялся, что часы помогут мне стать пунктуальным. К примеру, мне казалось, что если чаще поглядывать на циферблат, то удастся не опоздать на встречу, назначенную на десять часов в Севре, парижском предместье, где заседает Международное бюро мер и весов – научная организация, ведающая вопросами совершенствования, калибровки и стандартизации основных единиц измерения, признаваемых всем миром. Глобализация экономики вынуждает все страны мира держаться одной и той же метрологической платформы: один килограмм в Стокгольме должен быть равен одному килограмму в Джакарте, один метр в Бамако – одному метру в Шанхае, а одна секунда в Нью-Йорке – одной секунде в Париже. В мире единиц измерения Бюро мер и весов выступает в роли ООН, определяя стандарты для стандартов.

НЕТ ЛУЧШЕГО СПОСОБА РАЗОБРАТЬСЯ В ОТНОШЕНИЯХ СО ВРЕМЕНЕМ, ЧЕМ ФИЗИЧЕСКИ ПРИКРЕПИТЬ ЕГО К СЕБЕ. РЕЗУЛЬТАТ БЫЛ ЗАМЕТЕН ПОЧТИ СРАЗУ

Организация была учреждена в 1875 году в рамках мероприятий, предусмотренных Метрической конвенцией – межгосударственным соглашением, обязавшимся обеспечить унификацию и эквивалентность основных единиц измерения в разных странах мира. (Первый акт конвенции предписывал Бюро утяжелить линейки: три десятка точно откалиброванных брусков платины и иридия должны были урегулировать международные разногласия вокруг стандартной длины одного метра.) В первый состав Бюро вошли представители семнадцати стран – участниц соглашения, в ходе истории присоединилось еще пятьдесят шесть наций, включая все высокоразвитые государства настоящего времени. Свод измерительных стандартов, предписанный Бюро, теперь включает семь единиц измерения: метр (длина), килограмм (масса), ампер (электрический ток), кельвин (температура), моль (объем), кандела (светимость) и секунда.

В число многочисленных обязанностей Бюро входит поддержание единого официального мирового времени во всех часовых поясах планеты, которое называют гринвичским или всемирным координированным временем. Также встречается аббревиатура UTC (от англ. Coordinated Universal Time), изобретенная в 1970 году. В ту пору члены Бюро долго спорили между собой, какой акроним использовать – англоязычный (CUT) или франкоязычный (TUC), и в итоге пришли к компромиссному решению, утвердив аббревиатуру UTC. Отныне каждый хронометр мира, начиная от сверхточных часов на борту МКС и заканчивая инерционными наручными часами, прямо или опосредованно синхронизируется по шкале UTC. Где бы вы ни жили, куда бы ни поехали и когда бы ни спросили, который час, – ответ зависит от хронометражистов из Бюро.

«Время суть то, что мы постановили считать временем», – объяснял мне между делом один из хранителей времени. Опоздание становится опозданием в рамках общепринятого понимания времени. Время, которое устанавливает Бюро, считается самым корректным не только за счет мирового консенсуса, – это по определению самое точное время во всем мире. Когда я снова взглянул на свои наручные часы, я понял, что не просто опоздал на встречу, а опоздал так, как опаздываю всегда: настолько, насколько это вообще возможно. Только тогда я наконец-то уразумел, что непозволительно отстал от времени.

Часы выполняют две задачи: тикают и отсчитывают удары. Водяные часы, которые называют клепсидрой, совершают ход с падением каждой капли. У более совершенных устройств падающая капля воды приводит в действие систему передаточных механизмов, которая подталкивает стрелку к набору чисел или номерных меток, которыми обозначены равные промежутки времени. Водяные часы были в ходу на протяжении как минимум трех тысячелетий. Еще римские сенаторы пользовались клепсидрами, чтобы предостеречь коллег от суесловия. (Цицерон употребляет выражение «испросить часы» в значении «требовать слова», а фраза «вручить часы» означает «предоставить слово».)

На протяжении всей истории человечества ход времени в часовом механизме отсчитывали преимущественно по вращению Земли. По мере вращения планеты вокруг своей оси солнечный диск перемещается по небосводу, отбрасывая подвижную тень. Тень, упавшая на солнечные часы, обозначает ваше местоположение в системе суточных координат. Маятниковые часы, изобретенные Христианом Гюйгенсом в 1656 году, приводит в действие сила притяжения, на которую оказывает влияние вращение Земли. Ритмичное раскачивание привешенного к маятнику грузика взад-вперед заставляет стрелки перемещаться по циферблату. Таким образом, ход часов представляется результатом гармонических колебаний, ритм которых задает вращение Земли.

В часовом механизме фактически тикают сутки: в промежутке между двумя рассветами наша планета успевает совершить полный оборот вокруг своей оси. Часы и минуты, заполняющие данный промежуток времени, изобретены человеческим разумом, которому потребовалось разделить день на легко поддающиеся учету отрезки, посвященные удовольствиям, труду и торговле. С ускорением ритма жизни течением дней стали управлять секунды – разменные монеты времени и главная обменная валюта современности, вездесущие и вожделенно-недосягаемые на излете (особенно когда пытаешься успеть на поезд), они слишком важны, чтобы разбрасываться ими попусту или бездумно смахнуть в горсть. Довольно долго секунды существовали только в виде абстракций и воспринимались как вид математического подразбиения, определяемые в виде соотношений: 1/60 минуты, 1/360 часа, 1/86 400 суток. Первые секундные маятники появились в XV веке у некоторых моделей немецких часов, но секунды стали физически осязаемыми или, по крайней мере, слышимыми только после того, как в 1670 году британский часовой мастер Уильям Клемент снабдил часы Гюйгенса секундным маятником, благодаря которому мы слышим знакомое тик-так.

Секунда вступила в свои права лишь в XX веке, когда получили распространение кварцевые часы. Ученые обнаружили, что кристалл кварца, внесенный в поле переменного тока, совершает колебания с частотой десять тысяч раз в минуту, резонируя подобно камертону. Точная частота вибраций зависит от формы и размера кристалла. В 1930 году была опубликована научная работа под названием «Кристаллические часы», предложившая использовать данное свойство кварца для завода часов. Отсчет времени посредством электрического поля, а не за счет гравитации, как раньше, обеспечивает точную работу часового механизма в сейсмоактивных регионах, в движущихся поездах и на борту подводных лодок. В современных кварцевых часах, включая наручные модели, используются кристаллы, вырезанные лазером, которые совершают колебания с неизменной частотой 32 768 Гц (или 215 раз в секунду). Так родилось рабочее определение секунды: 32 768 периодов колебаний кристалла кварца.

В 1960-х годах, когда ученым удалось непосредственно измерить период колебаний излучения атома цезия, испускающего 9 192 631 770 квантов колебательной энергии в естественных условиях, определение секунды было пересмотрено на официальном уровне: точность измерений увеличилась еще на несколько десятичных разрядов. С тех пор как утвердилось понятие атомной секунды, методика подсчета времени претерпела радикальные изменения. Прежняя темпоральная схема, называемая всемирным временем, перевернулась вверх тормашками. Ранее секунда считалась частью суток, длительность которой выводилась из характера движения Земли в космосе. Сейчас все наоборот: сутки рассматриваются как совокупность секунд, а продолжительность дня рассчитывается «снизу». Философы затевали жаркие споры, пытаясь выяснить, будет ли новое атомное время восприниматься так же органично, как и старое. Между тем проблема оказалась намного глубже: две временные шкалы совпадают не в полном объеме. В ходе планомерного повышения точности атомных часов выяснилось, что вращение Земли постепенно замедляется. Каждый новый день немного длиннее предыдущего. В течение двух лет небольшая разница в продолжительности дней достигает одной секунды. Сумма високосных секунд, ежегодно прибавляемых к шкале международного атомного времени в целях согласования с астрономическим временем, начиная с 1972 года, составляет почти половину минуты.

В былые дни каждый из нас мог самостоятельно произвести посекундную калибровку суток путем простейшей операции деления. Теперь продолжительность секунд рассчитывают профессионалы, а суть производимых ими действий подпадает под определение «передача сигналов точного времени», согласно которому распространение сигналов точного времени происходит по аналогии с рассевом семян в садоводстве или распространением пропагандистских материалов. В мире насчитывается около 320 цезиевых часов размером с небольшой чемоданчик и более сотни крупногабаритных механизмов, которые практически непрерывно генерируют или, как говорят метрологи, воспроизводят высокоточные секунды. Как правило, такие часы содержатся в государственных лабораториях точного времени. (Цезиевые часы, в свою очередь, сверяют по эталонному генератору частоты, функции которого выполняет особый механизм – так называемый цезиевый фонтан, выбрасывающий атомы цезия в вакуум при помощи лазера. На сегодняшний день существует около дюжины цезиевых фонтанов.) Воспроизведенные таким образом секунды суммируются и прибавляются к атомному времени суток. Проще говоря, «секунда – это такая штука, которая тикает, а время – это такая штука, которая считает тиканье», как выразился Том Паркер, некогда возглавлявший исследовательскую группу Национального института стандартов и технологии США.

Национальный институт стандартов и технологии (НИСТ) представляет собой федеральное агентство, оказывающее консультационную поддержку при утверждении официальных стандартов гражданского времени в США. На попечении экспертов, занятых в лабораториях НИСТ в Гейтесберге (Мэриленд) и Боулдере (Колорадо), находится порядка двенадцати цезиевых часов или даже больше. Часы работают постоянно, обеспечивая возможность снять показания в любой момент. Тем не менее, при всей феноменальной точности, показания цезиевых часов имеют незначительные расхождения, измеряемые наносекундами. Каждые 12 минут показания цезиевых часов сверяют между собой, отсчитывая ход за ходом и выясняя, какие часы спешат, какие отстают и насколько велика разница в показаниях. Затем данные по всей группе часов-генераторов количественно обобщают и рассчитывают то, что Паркер называет «средним воображаемым».