[Εψιλον, 25/3/07]
Την παραμονή της Πρωτοχρονιάς του 2006, λίγο πριν τα ρολόγια του κόσμου σημάνουν μεσάνυχτα, στα εργαστήρια μέτρησης της ώρας στην Ελλάδα και τον κόσμο οι ειδικοί έσπαγαν το κεφάλι τους πώς θα ρυθμίσουν τα εξαιρετικής ακρίβειας ρολόγια τους ένα δευτερόλεπτο μπροστά. H Γη είχε καθυστερήσει να ολοκληρώσει την περιστροφή της γύρω από τον ήλιο ένα δευτερόλεπτο (μια καθυστέρηση δικαιολογημένη από τα εμπόδια που συνάντησε στην πορεία της - διαστημική σκόνη, παλίρροιες, μετατόπιση του κέντρου βάρους της λόγω των πάγων που λιώνουν στο Βόρειο Πόλο) και τα ρολόγια έπρεπε να προσαρμοστούν. Δεν ήταν η πρώτη φορά που η Γη καθυστερεί και οι ειδικοί τρέχουν να κάνουν τις αναγκαίες αλλαγές. Ίσως όμως ήταν η τελευταία.
Οι περισσότεροι επιστήμονες ζητούν τώρα να σταματήσουν να αλλάζουν τα ρολόγια ανάλογα με τις ιδιορρυθμίες της κίνησης της Γης. Αν συμβεί αυτό, το αδιάκοπο «τικ-τακ» των ρολογιών και οι αριθμοί που αλλάζουν στις οθόνες τους θα είναι ο μόνος τρόπος να γνωρίζουμε την ώρα. Η περιστροφή της Γης γύρω από τον Ήλιο και τον άξονά της, που για χιλιετίες χρησιμοποιούταν για να υπολογιστεί η ώρα, δεν θα έχει πια καμία σημασία.
Το πρόβλημα το χρωστάμε στην τεχνολογία, που πριν 50 χρόνια κατάφερε να φτιάξει ρολόγια πολύ μεγαλύτερης ακρίβειας από την ίδια τη Γη. Μέχρι τότε τα πράγματα ήταν απλά: μια περιστροφή της Γης γύρω από τον εαυτό της ήταν μια ημέρα. Τη χωρίζαμε σε 24 ώρες, αυτές σε 60 λεπτά, τα λεπτά σε 60 δευτερόλεπτα, και ξεμπερδεύαμε. Αλλά στα τέλη της δεκαετίας του ’40, το ερώτημα «τι ώρα είναι» άρχισε να γίνεται πολύπλοκο.
Τότε ήταν που σχεδιάστηκε ένα ρολόι που βασίζεται στις αρχές της μικροφυσικής, όχι της μηχανικής. Όπως λέει η μικροφυσική, το άτομο κάθε στοιχείου απορροφά και εκπέμπει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με μια χαρακτηριστική συχνότητα. Οι επιστήμονες βρήκαν ότι η συχνότητα του καισίου, ενός χημικού στοιχείου, παραμένει ίδια ο κόσμος να χαλάσει. Είτε βρίσκεται σήμερα στη Γη είτε πριν 5 χιλιάδες χρόνια στον Άρη, το καίσιο συμπεριφέρεται το ίδιο. Αν λοιπόν φτιάχναμε ένα ρολόι που μετρά τη συχνότητά του, θα είχαμε το πιο ακριβές ρολόι του κόσμου.
Αυτό το ρολόι κατασκευάστηκε, βαφτίστηκε ατομικό προς τιμή του ατόμου του καισίου και οδήγησε τους επιστήμονες να ορίσουν εκ νέου τη μικρότερη μονάδα χρόνου, το δευτερόλεπτο: δεν ήταν πια μια υποδιαίρεση της ημέρας, το 86.400στό του χρόνου περιστροφής της Γης γύρω από τον άξονά της, αλλά η διάρκεια 9.192.631.770 μεταπτώσεων της ακτινοβολίας του καισίου. Με βάση το νέο ορισμό, δημιουργήθηκε μια νέα κλίμακα χρόνου, ο διεθνής ατομικός χρόνος.
Το πλεονέκτημά του νέου χρόνου, όπως τον μετρά σήμερα ένα δίκτυο περίπου 300 ατομικών ρολογιών που βρίσκονται σε 58 ειδικά εργαστήρια ανά τον κόσμο, είναι η εξαιρετική του ακρίβεια. Τα ρολόγια του δικτύου αποκλίνουν μεταξύ τους κατά μέσο όρο 2 δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου – διάρκεια ασύλληπτη. Γι’αυτό και κάθε υπηρεσία που απαιτεί μέγιστη ακρίβεια (αεροδρόμια, τηλεπικοινωνίες, δίκτυα ηλεκτροδότησης, χρηματιστήρια, στρατός) χρησιμοποιεί σήμερα το διεθνή ατομικό χρόνο.
Παλιότερα, τέτοια ακρίβεια δεν θα σήμαινε τίποτε, ούτε θα μπορούσε να μετρηθεί. Όταν το 1714 ο Τζον Χάρισον, ξυλουργός και αυτοδίδακτος ωρολογοποιός, σχεδίασε το πρώτο ναυτικό χρονόμετρο που μπορούσε να υπολογίσει εν πλω το γεωγραφικό μήκος, κέρδισε βραβείο σημερινής αξίας 10 εκατομμυρίων δολαρίων. Το χρονόμετρο του Χάρισον έχανε ένα πέμπτο του δευτερολέπτου την ημέρα, επίδοση δέκα φορές καλύτερη από το όριο που έθετε η βρετανική κυβέρνηση για να δώσει το βραβείο. Σήμερα αυτή η επίδοση θα ήταν καταστροφική.
Για να βρούμε το γεωγραφικό στίγμα, δεν χρησιμοποιούμε πια ναυτικά χρονόμετρα, αλλά το GPS, που υπολογίζει πόσο κάνουν να φτάσουν ηλεκτρομαγνητικά κύματα από τους δορυφόρους στη Γη και μετατρέπει το χρόνο σε απόσταση. Στο GPS, που χρησιμοποιείται στη ναυτιλία, τις αερομεταφορές και τα «έξυπνα» οπλικά συστήματα που εκτοξεύουν βόμβες από τεράστιες αποστάσεις, απόκλιση 10 δισεκατομμυριοστών του δευτερολέπτου ισοδυναμεί με απόκλιση περίπου 3 μέτρων στο γεωγραφικό στίγμα. Για λίγα κλάσματα του δευτερολέπτου, μια βόμβα μπορεί να μην προσγειωθεί στο Ιράκ, αλλά στο Λίβανο.
Το πρόβλημα είναι ότι ο ατομικός και ο γήινος χρόνος δεν συμβαδίζουν. Η διάρκεια του ατομικού δευτερολέπτου ορίστηκε ίση με τη διάρκεια του γήινου, αλλά το τελευταίο άρχισε να κάνει νερά. Η Γη αποδείχτηκε ασυνεπής στα ραντεβού της. Όχι μόνο η διάρκεια της περιστροφής της γύρω από τον άξονά της ποικίλλει από εποχή σε εποχή μέσα στο έτος, αλλά και η περιφορά της γύρω από τον Ήλιο συνεχώς επιβραδύνεται. Πριν 150 εκατομμύρια χρόνια, η μέρα διαρκούσε 22 ώρες, όχι 24. Κάθε έναν αιώνα, η μέρα διαρκεί περίπου 2 χιλιοστά του δευτερολέπτου περισσότερο.
Με τον καιρό λοιπόν ο γήινος και ο ατομικός χρόνος αποκλίνουν. Για να αποφύγουν την απόκλιση, το 1972 οι επιστήμονες αποφάσισαν να συνδέσουν τους δύο χρόνους: κάθε φορά που η περιστροφή της Γης καθυστερεί ένα δευτερόλεπτο, τα ατομικά ρολόγια το προσθέτουν (μέχρι στιγμής έχουν προστεθεί 23 δευτερόλεπτα). Η πρόσθεση γίνεται στο τέλος του Ιουνίου ή του Δεκεμβρίου ταυτόχρονα σε όλα τα ατομικά ρολόγια του δικτύου και δεν είναι απλή δουλειά. Η κυρία Ειρήνη Φλουδά, διευθύντρια του εργαστηρίου Χρόνου και Συχνότητας του Ελληνικού Ινστιτούτου Μετρολογίας (συμμετέχει στο δίκτυο με τρία ατομικά ρολόγια, το ελάχιστο που απαιτείται), μιλά για «ζόρικη» και «πολύ επώδυνη» διαδικασία. Αν κάτι πάει στραβά, οι τηλεπικοινωνίες μπορεί να διακοπούν, περιοχές του πλανήτη να βυθιστούν στο σκοτάδι, αεροπλάνα να χάσουν τον προσανατολισμό τους.
Ο μπελάς και το ρίσκο της ταυτόχρονης ρύθμισης των ατομικών ρολογιών είναι ο ένας λόγος που οι ειδικοί θέλουν να ξεφορτωθούν το εμβόλιμο δευτερολέπτο. Ο άλλος λόγος έχει να κάνει με την επιβίωση του δικτύου του διεθνούς ατομικού χρόνου. Καθώς όλο και περισσότεροι οργανισμοί χρησιμοποιούν τις υπηρεσίες του δικτύου, η πρόσθεση ενός δευτερολέπτου κάθε τόσο μπορεί να κάνει το δίκτυο δυσλειτουργικό και ασύμφορο. «Αν ήμουν εταιρεία τηλεπικοινωνιών», λέει στο περιοδικό New Science o πρώην διευθυντής του Ναυτικού Αστεροσκοπείου των ΗΠΑ Ντένις Μακάρθι «και ήθελα να μην ασχολούμαι με τα εμβόλιμα δευτερόλεπτα, θα χρησιμοποιούσα μια κλίμακα χρόνου εσωτερικής χρήσης. Υπάρχει λοιπόν ο κίνδυνος, αν όλοι αρχίσουν να σκέφτονται μ’αυτό τον τρόπο, να επέλθει μια πλήρης έλλειψη τυποποίησης».
Είμαστε λοιπόν έτοιμοι να πούμε αντίο στο εμβόλιμο δευτερόλεπτο; Όχι όλοι. Οι αστρονόμοι, για παράδειγμα, που το έχουν ενσωματώσει στα συστήματά τους, πρέπει να ξοδέψουν πολύ χρόνο και χρήμα για να αλλάξουν τις υποδομές των αστεροσκοπείων και δεν θέλουν με τίποτα να καταργηθεί. Από την άλλη, οι ΗΠΑ, παγκόσμιο κέντρο του ατομικού χρόνου (το Ναυτικό Αστεροσκοπείο των ΗΠΑ συμμετέχει στο διεθνές δίκτυο με 100 ατομικά ρολόγια, περισσότερα από κάθε άλλο εργαστήριο), καλοβλέπουν την αλλαγή διότι ο γεωστρατηγικός ρόλος τους θα αναβαθμιστεί, σε βάρος της Μεγάλης Βρετανίας που ελέω Γκρίνουιτς διατηρεί ακόμη ένα συμβολικό προβάδισμα στη μέτρηση του χρόνου.
Το σημαντικότερο όμως είναι το εξής: αν καταργηθεί το εμβόλιμο δευτερόλεπτο, στην πραγματικότητα λέμε αντίο στο γήινο χρόνο – ο ατομικός χρόνος θα παραμείνει ο μόνος χρόνος με πρακτική σημασία για τη ζωή μας. Όπως γράφει στο περιοδικό Harper’s η Μισέλ Στέισι, γνωρίζουμε ότι στις 12 το μεσημέρι ο ήλιος βρίσκεται στο ψηλότερο σημείο του. Αν καταργηθεί ο γήινος χρόνος, η ώρα 12 θα σημαίνει μόνο έναν αριθμό – ο χρόνος γίνεται καθαρή αφαίρεση. Αν τα ρολόγια μας δεν συμβαδίζουν με την συνεχιζόμενη καθυστέρηση της Γης, θα έρθει μια εποχή, μετά από χιλιάδες χρόνια, που στις 12 το μεσημέρι θα έχει ήδη νυχτώσει. Το θέλουμε;
Τα τελευταία χρόνια οι ειδικοί αναλώνονται σε συζητήσεις επί συζητήσεων και άκρη δεν βρίσκουν. Πρόσφατα οι ΗΠΑ πρότειναν να αντικατασταθεί το εμβόλιμο δευτερόλεπτο από την εμβόλιμη ώρα: ας περιμένουμε μέχρι η διαφορά γήινου και ατομικού χρόνου φτάσει τη μία ώρα, κάτι που αναμένεται να συμβεί σε 600 χρόνια, και τότε ας καλύψουμε τη διαφορά. Άλλοι προτείνουν να προσθέτουμε ένα λεπτό σταθερά κάθε 10 ή 15 χρόνια, λύση που διευκολύνει τους προγραμματιστές υπολογιστών (εφόσον δεν μπορούμε να γνωρίζουμε την καθυστέρηση της Γης παρά μόνο λίγους μήνες πριν συμβεί, είναι δύσκολο για το εμβόλιμο δευτερόλεπτο να ενσωματωθεί στα λειτουργικά συστήματα, που σχεδιάζονται με ορίζοντα πολλών χρόνων). Το Νοέμβριο η διεθνής κοινότητα συνεδρίασε για το θέμα αλλά ανέβαλε την απόφαση μέχρι να επιτευχθεί συναίνεση.
Δεν είναι βέβαια η πρώτη φορά που ο χρόνος βρίσκεται στο επίκεντρο μιας διαμάχης. Πριν 500 χρόνια, το Γρηγοριανό ημερολόγιο έφερε τα πάνω κάτω στο χριστιανικό κόσμο, όταν προτάθηκε ως λύση στα προβλήματα του Ιουλιανού ημερολογίου που χρησιμοποιούταν ως τότε. Το Ιουλιανό ημερολόγιο υπολόγιζε το έτος 11,5 λεπτά περισσότερο από όσο διαρκούσε η περιστροφή της Γης γύρω από τον Ήλιο. Με το πέρασμα των χρόνων, τα λεπτά έγιναν ολόκληρες εβδομάδες – η εαρινή ισημερία, και μαζί του Πάσχα, είχαν μετατοπιστεί προς το φθινόπωρο. Για να διορθωθεί η διαφορά, το ημερολόγιο έπρεπε να εξαφανίσει 10 ημέρες. Σε πολλούς δεν άρεσε η αλλαγή - δεν ήρθε όμως και το τέλος του κόσμου.
Όπως δεν θα έρθει ό,τι κι αν αποφασιστεί με το εμβόλιμο δευτερόλεπτο. Κάθε σύστημα μέτρησης του χρόνου είναι μια σύμβαση – δεν είναι ο ίδιος ο χρόνος. Όπως και να συμφωνήσουμε ότι τη μετράμε, η ζωή μας διαρκεί το ίδιο. Μήπως το να συζητούμε στο διηνεκές για ένα δευτερόλεπτο δείχνει μια τάση ομφαλοσκόπησης της επιστημονικής κοινότητας; Ο καθηγητής Διονύσης Σιμόπουλος, διευθυντής του Ευγενίδειου Ιδρύματος, το πιστεύει. «Κάθε ώρα που περνάει», λέει, «πεθαίνουν χιλιάδες παιδιά, κι εμείς ασχολούμαστε με ένα δευτερόλεπτο! Είναι σημαντικό να έχουμε ένα κοινό μέγεθος μέτρησης του χρόνου σε όλο τον κόσμο, αλλά το ζήτημα είναι εξεζητημένο. Ας αποφασίσουν τη μία ή την άλλη λύση και ας πάμε παρακάτω».
-*-
