Зауважимо, що в процесі перевірки «відтворюваності» днів ми знайшли метод вимірювання частини дня, тобто метод вимірювання менших проміжків часу. Чи не можна продовжити цей процес і навчитися вимірювати ще менші проміжки часу?
Галілей припустив, що кожен маятник відхиляється й повертається назад за рівні інтервали часу (якщо відхилення невеликі). Порівняння числа відхилень маятника з «годиною» показує, що це справді так. Таким способом можна вимірювати частки «години». Якщо для підрахунку числа коливань маятника застосувати механічний лічильник, то ми отримаємо маятниковий годинник наших дідів.
Домовимося тепер, що якщо маятник відхилиться 3600 разів за годину (і якщо в добі 24 години), то період коливань такого маятника ми назвемо «секундою». Отже, нашу початкову одиницю «доба» ми поділили приблизно на 105 частин. Використовуючи той самий принцип порівняння, можна й секунду поділити на все менші й менші частини. Для цього виявляється зручнішим використовувати не простий механічний, а електричний маятник, який називають осцилятором, період коливань якого може бути дуже малим. У таких електронних осциляторах роль маятника виконує електричний струм, що тече то в один, то в інший бік.
Уявімо собі цілий ряд таких осциляторів, у якому період коливань кожного наступного в десять разів менший за попередній. Це можна перевірити простим підрахунком числа коливань наступного осцилятора за одне коливання попереднього; тільки тепер цей підрахунок важко провести без пристрою, що розширює можливості спостереження, свого роду «мікроскопа часу». Таким пристроєм може слугувати електронно-променевий осцилограф, на світному екрані якого будується графік залежності електричного струму (або напруги) від часу. З'єднуючи осцилограф спочатку з одним осцилятором, а потім з іншим, ми отримаємо на екрані графіки залежності струму від часу в одному й іншому осциляторі (фіг. 5.2). А тепер неважко підрахувати, яке число періодів «швидкого» осцилятора вкладається в одному періоді «повільного».
Дві осцилограми, зняті з екрана осцилографа.
а — при осцилографі, підключеному до одного осцилятора;
б — при осцилографі , підключеному до осцилятора, період коливань якого в десять разів менший за перший. Сучасна електроніка дозволяє створювати осцилятори з періодами 10-12с, які звіряються (калібруються) методом порівняння, подібним до вищеописаного, зі стандартною одиницею часу — секундою. В останні кілька років у зв'язку з винаходом і вдосконаленням «лазера», або підсилювача світла, з'явилася можливість зробити осцилятори з ще коротшим періодом. Поки що неможливо калібрувати їх тим самим методом, однак, безсумнівно, що і це скоро буде досягнуто. Можна вимірювати проміжки часу, значно коротші, ніж 10-12 с, але для цього використовуються зовсім інші методи. По суті використовується інше визначення поняття «час». Один із таких методів — це вимірювання відстані між двома подіями, що відбуваються на рухомому об'єкті. Наприклад, нехай у рухомому автомобілі спочатку вмикають, а потім вимикають фари. Якщо відомо, де були увімкнені й вимкнені фари і якою була швидкість автомобіля, то можна обчислити, скільки часу вони горіли. Для цього потрібно відстань, на якій горіли фари, поділити на швидкість автомобіля. Саме таким методом в останні роки вимірювався час життя π°-мезона. При спостереженні в мікроскоп найдрібніших слідів, залишених на фотоемульсії, в якій народився π°-мезон, було виявлено таке: π°-мезон, рухаючись зі швидкістю, близькою до швидкості світла, перш ніж розпастися, проходить у середньому відстань близько 10-7 м. Таким чином, час життя π°-мезона становить лише 10-16 с! Необхідно підкреслити, що тут було використано дещо інше визначення поняття «час», але, оскільки воно не призводить до жодних суперечностей, можна бути впевненим у тому, що ці визначення достатньою мірою еквівалентні одне одному. Розвиваючи техніку експерименту, а якщо потрібно, змінюючи визначення поняття «час», можна виявити ще швидші фізичні процеси. Ми, наприклад, можемо говорити про період вібрацій ядра або про час життя нещодавно виявлених «дивних» резонансів (частинок), які вже згадувалися в розд. 2. Час життя цих частинок лише ненабагато більший за 10-24 с! Приблизно стільки часу потрібно світлу (яке має найбільшу швидкість поширення), щоб пройти відстань, що дорівнює діаметру ядра водню (найменший з відомих об'єктів). Що можна сказати про ще коротші інтервали часу? Чи має взагалі сенс говорити про них, якщо неможливо не тільки виміряти, але навіть розумно судити про процеси, що відбуваються протягом таких коротких інтервалів? Можливо, ні. Це одне з тих питань, на які немає відповіді. Може, комусь із вас пощастить відповісти на нього найближчі 20—30 років.
Уявімо собі цілий ряд таких осциляторів, у якому період коливань кожного наступного в десять разів менший за попередній. Це можна перевірити простим підрахунком числа коливань наступного осцилятора за одне коливання попереднього; тільки тепер цей підрахунок важко провести без пристрою, що розширює можливості спостереження, свого роду «мікроскопа часу». Таким пристроєм може слугувати електронно-променевий осцилограф, на світному екрані якого будується графік залежності електричного струму (або напруги) від часу. З'єднуючи осцилограф спочатку з одним осцилятором, а потім з іншим, ми отримаємо на екрані графіки залежності струму від часу в одному й іншому осциляторі (фіг. 5.2). А тепер неважко підрахувати, яке число періодів «швидкого» осцилятора вкладається в одному періоді «повільного».
Дві осцилограми, зняті з екрана осцилографа.а — при осцилографі, підключеному до одного осцилятора;
б — при осцилографі , підключеному до осцилятора, період коливань якого в десять разів менший за перший. Сучасна електроніка дозволяє створювати осцилятори з періодами 10-12с, які звіряються (калібруються) методом порівняння, подібним до вищеописаного, зі стандартною одиницею часу — секундою. В останні кілька років у зв'язку з винаходом і вдосконаленням «лазера», або підсилювача світла, з'явилася можливість зробити осцилятори з ще коротшим періодом. Поки що неможливо калібрувати їх тим самим методом, однак, безсумнівно, що і це скоро буде досягнуто. Можна вимірювати проміжки часу, значно коротші, ніж 10-12 с, але для цього використовуються зовсім інші методи. По суті використовується інше визначення поняття «час». Один із таких методів — це вимірювання відстані між двома подіями, що відбуваються на рухомому об'єкті. Наприклад, нехай у рухомому автомобілі спочатку вмикають, а потім вимикають фари. Якщо відомо, де були увімкнені й вимкнені фари і якою була швидкість автомобіля, то можна обчислити, скільки часу вони горіли. Для цього потрібно відстань, на якій горіли фари, поділити на швидкість автомобіля. Саме таким методом в останні роки вимірювався час життя π°-мезона. При спостереженні в мікроскоп найдрібніших слідів, залишених на фотоемульсії, в якій народився π°-мезон, було виявлено таке: π°-мезон, рухаючись зі швидкістю, близькою до швидкості світла, перш ніж розпастися, проходить у середньому відстань близько 10-7 м. Таким чином, час життя π°-мезона становить лише 10-16 с! Необхідно підкреслити, що тут було використано дещо інше визначення поняття «час», але, оскільки воно не призводить до жодних суперечностей, можна бути впевненим у тому, що ці визначення достатньою мірою еквівалентні одне одному. Розвиваючи техніку експерименту, а якщо потрібно, змінюючи визначення поняття «час», можна виявити ще швидші фізичні процеси. Ми, наприклад, можемо говорити про період вібрацій ядра або про час життя нещодавно виявлених «дивних» резонансів (частинок), які вже згадувалися в розд. 2. Час життя цих частинок лише ненабагато більший за 10-24 с! Приблизно стільки часу потрібно світлу (яке має найбільшу швидкість поширення), щоб пройти відстань, що дорівнює діаметру ядра водню (найменший з відомих об'єктів). Що можна сказати про ще коротші інтервали часу? Чи має взагалі сенс говорити про них, якщо неможливо не тільки виміряти, але навіть розумно судити про процеси, що відбуваються протягом таких коротких інтервалів? Можливо, ні. Це одне з тих питань, на які немає відповіді. Може, комусь із вас пощастить відповісти на нього найближчі 20—30 років.