Куда летит время. Увлекательное исследование о природе времени - [7]

С конца XVII до начала XX века самые точные часы в мире хранились в Гринвичской королевской обсерватории в Англии. Регулировка часов по движению небесных сфер вменялась в обязанность Королевскому астроному. Такое положение вещей устраивало всех, кроме самого Королевского астронома, для которого это быстро стало проблемой. В начале 1830-х годов ученого мужа, только что приступившего к своим обязанностям, внезапно потревожил стук в дверь. На пороге стоял горожанин. «Приношу извинения за беспокойство, – сказал гость. – Вы не могли бы сказать, который час?»

Каждый день обсерваторию посещало невероятное количество людей, и в конечном счете городской муниципалитет обязал астронома выполнять заодно и функции службы точного времени. В 1836 году ученый делегировал эти полномочия своему помощнику Джону Генри Беллвиллу. Утром каждого понедельника Беллвилл производил калибровку своих часов по эталонным часам обсерватории. Часы Беллвилла представляли собой небольшой карманный хронометр, выпущенный выдающейся часовой фабрикой «Джон Арнольд и сын» по заказу герцога Суссекса. Затем он выезжал в Лондон к своим клиентам – часовщикам, банкирам и ремесленникам, выполнявшим ремонт наручных часов, а также к частным лицам, которым предоставлялись платные услуги синхронизации их часов с показаниями часов Беллвилла и, если уж на то пошло, с эталонными часами обсерватории. (В итоге Беллвиллу пришлось заменить золотой корпус часов на серебряный, чтобы не привлекать к себе лишнего внимания в «непопулярных кварталах города».) После кончины Беллвилла в 1856 году дело унаследовала вдова, а в 1892 году, когда и она отошла от дел, роль службы точного времени взяла на себя ее дочь Рут, которую прозвали «продавщицей времени из Гринвича». Все с тем же хронометром в кармане, который отныне звался «Арнольд 345», мисс Беллвилл отправлялась в Гринвичскую обсерваторию, а затем передавала клиентам точное время, которое позже назовут гринвичским средним временем – государственным временем Великобритании. Когда изобретение телеграфа позволило производить синхронизацию часов по Гринвичу в удаленном режиме практически одномоментно и по низкой цене, мисс Беллвилл фактически осталась не у дел, хотя нельзя сказать, что ее профессия в одночасье превратилась в анахронизм. Около 1940 года, на девятом десятке лет, она удалилась на покой, имея в активе около пятидесяти постоянных клиентов.

Я приехал в Париж, чтобы встретиться с современной последовательницей Рут Беллвилл, распределяющей сигналы точного времени в мировом масштабе. Разрешите представить вам доктора Элизу Фелицитас Ариас, директора отдела службы времени Международного бюро мер и весов (МБМВ). Эта хрупкая женщина с длинными каштановыми волосами производит впечатление благодушной аристократической дамы. Получив образование астронома, Ариас четверть века проработала в различных обсерваториях родной Аргентины, причем последние десять лет она сотрудничала с Военно-морской обсерваторией США. Ариас специализируется на астрометрии – науке о правильном измерении расстояний между небесными телами во внешнем космическом пространстве. Совсем недавно ей довелось сотрудничать с Международной службой вращения Земли, где занимаются мониторингом изменений положения нашей планеты, вплоть до самых незначительных, и на основании собранных данных рассчитывают, когда придется добавить в смесь времен еще одну високосную секунду. Я встретился с доктором Ариас в ее кабинете, и она угостила меня чашечкой кофе. «Нас объединяет общая цель, – сказала Ариас о своем отделе. – Мы должны разработать временную шкалу, которая окажется пригодной для международного применения». «Наша цель, – позже добавила она, – достичь абсолютного единообразия измерений».

Из сотен часов и групп тактовых генераторов, которые обслуживают представители пятидесяти восьми стран – участниц МБМВ, насчитывается около пятидесяти налаженных ведущих генераторов синхроимпульсов, ежечасно генерирующих секунды, – по одному на каждую страну, и этого достаточно для передачи сигналов официального времени в любой точке государства. Однако воспроизведение секунд у разных хронометров все равно расходится на несколько наносекунд – на миллиардные доли секунды. Этого недостаточно, чтобы озадачить электронные корпорации, учитывающие погрешности только до миллисекунд, или создавать помехи в работе телекоммуникаций, у которых трафик измеряется в микросекундах. С другой стороны, обеспечение бесперебойного функционирования различных систем навигации, таких как система GPS, управляемая Министерством обороны США, или система «Галилео», разработанная в ЕС, требует согласования часов до наносекунд. Показания часов в разных странах мира должны быть согласованы или хотя бы приведены к некоторой общей точки синхронизации. В роли целевого ориентира выступает всемирное координированное время.

Всемирное координированное время рассчитывается путем сведения показаний часов стран-участниц при одновременном воспроизводстве секунд, в результате чего выясняется, какие из хронометров спешат, какие отстают и насколько велика разница в показаниях. Выполнение задачи сопряжено с рядом технических сложностей. Начнем с того, что часы разделяют сотни и тысячи километров. Учитывая продолжительность пересылки электронного сигнала, содержащего команду начать отсчет времени, на большие расстояния, трудно понять, что подразумевается под одновременным началом отсчета на практике. В отделе Ариас научились обходить эту проблему путем передачи данных с помощью спутников GPS. Местоположение каждого спутника в системе координат хорошо известно, причем на каждом из них установлены часы, синхронизированные с сигналами Военно-морской обсерватории США. Располагая данными сведениями, МБМВ может точно рассчитать момент, в который происходит отправка ответного сигнала от часов, расположенных в разных странах мира.