Загадки времени: пермские ученые рассказали, почему минуты тянутся, а часы летят

Сколько лет Земле?

Возраст нашей планеты составляет 4,54 миллиарда лет. Ключевую роль в определении этой цифры сыграл ученый Клэр Паттерсон.

— Он разработал метод, известный как свинец-свинцовое радиометрическое датирование. Его суть заключалась в измерении различных видов этого металла в древних породах. Дело в том, что этот элемент (как и другие) может существовать в нескольких изотопных формах – это разновидности атомов, имеющие одинаковый заряд ядра (число протонов), но разное число нейтронов. Одни из них стабильны, а другие радиоактивны. Последние со временем превращаются в другие элементы с определенной скоростью. Паттерсон, взяв образец из метеорита Каньон-Дьябло, измерил соотношение трех изотопов свинца (204, 206 и 207) в древних образцах и, зная скорость их распада, построил графики, называемые изохронами. На их основе в 1953 году определил возраст пород, следовательно, и возраст нашей планеты, — рассказывает Егор Разумовский, аспирант аэрокосмического факультета Пермского Политеха.

Впоследствии современные измерения подтвердили результаты его работы, а также позволили уменьшить погрешность, сделав наше знание о возрасте Земли более точным.

Время – это «ноумен» или вещь в себе

Ноумен — это философское понятие, означающее мир вещей, существующих вне нашего чувственного восприятия. Другими словами, это то, что можно осмыслить, но невозможно воспринять органами чувств. С точки зрения физики, как главного инструмента науки, время имеет четкое определение – это мера измерения пространства. Для изучения мироздания и окружающего мира нам достаточно знать, как этим пользоваться.

– Важно понимать, что время течет неодинаково для всех. Чем быстрее движется объект, тем медленнее для него идет время по сравнению с наблюдателем, который движется тише. Это научно описывается преобразованием Лоренца (назван по имени физика Хендрика Лоренца) – математической формулой, используемой в специальной теории относительности для описания того, как время воспринимается наблюдателями в различных системах отсчета, – поясняет эксперт Пермского Политеха.

Егор Разумовский объясняет, что на ход времени влияет и гравитация. Именно об этом говорит теория относительности Альберта Эйнштейна. Чем сильнее гравитационное поле, тем медленнее течет время. Так, на орбите космического спутника оно быстрее, чем на поверхности Земли.

Солнце и Луна стали основой для формирования месяца и года

Эти небесные светила – ориентиры для определения некоторых единиц измерения времени. Лунный цикл дал начало месяцам, а Солнце отсчитывает год. Так они стали основой, но не причиной конкретных чисел в календаре.

— Наблюдая за фазами Луны, люди отмечали период от одного новолуния до другого как единицу времени – месяц, то есть около 29,5 солнечных суток. Первоначально месяцы были синхронизированы с лунным циклом, поэтому в календарях разных культур их количество колебалось от 10 до 13. Однако, солнечный год из 365 дней не делится на целое число месяцев, что привело к необходимости создавать календари, которые учитывают циклы небесных тел. Пришлось вводить дополнительные дни и месяцы, так, например, появился февраль. Двенадцать месяцев в году – это условность, связанная с астрономией. 13 не выбрали потому что все циклы обычно четны и делить 12 на 4 приятнее чем 13 на 4,– говорит Егор Разумовский.

Появление високосного года и семи дней в неделе как культурная конвенция

Обычно в феврале 28 дней, а в високосные года – 29. Такая система введена для согласования календарного года с астрономическим, который длится около 365 дней 5 часов 48 минут 45 секунд. Из-за неполного дня в календаре каждый год накапливается остаток времени, который за четыре года превращается почти в сутки. Чтобы компенсировать это расхождение, добавляется один день в конце февраля.

– А вот появление 7-дневной недели связывают с Древним Востоком. У людей каждый день соотносили с одной из планет, которые астрономы видели на небе. Понедельник с Луной, вторник — с Марсом, среда соответствовала Меркурию, четверг — Юпитеру, пятница — Венере, суббота — Сатурну, а воскресенье — Солнцу. Когда римляне завоевали Европу, они ввели семидневную неделю и 24-часовой день во всех своих провинциях. На Руси этому стали придерживаться после принятия христианства, — рассказывает Егор Разумовский, аспирант аэрокосмического факультета Пермского Политеха.

Часы и минуты

По словам эксперта, разделение часа и минуты на 60 единиц пришло из Древнего Вавилона. Его жители использовали шестидесятеричную систему счисления в точных науках. Для астрономических наблюдений и измерения времени им нужно было разделить уже известные в те времена сутки на равные части – так получились день и ночь по 12 часов, а каждый час на 60. То же произошло с минутами, а секунда стала наименьшей единицей измерения, которая использовалась для более точных наблюдений, — сообщает Егор Разумовский.

Природные циклы как основа определения времени

Древние люди, не имея сложных инструментов, полагались на повторяющиеся явления, чтобы отслеживать течение времени. Самым очевидным способом было наблюдение за Солнцем. Его ежедневный восход на востоке и заход на западе определяли смену дня и ночи. Замечая, как меняется высота светила в небе, они научились определять приблизительное время по длине и направлению тени предметов, что привело к созданию первых солнечных часов – гномона.

– Циклическое изменение формы Луны подтолкнуло человека определять более длинные периоды – месяцы. Для ориентации во времени использовали и звездное небо, особенно пастухи и мореплаватели. Расположение созвездий помогало отслеживать смену сезонов и сроки для сельскохозяйственных работ. Контроль за временами года и жизненными циклами растений и животных также способствовал пониманию течения времени, – рассказывает эксперт Пермского Политеха.

Более точным способом измерения, чем наблюдение за небом, стали водяные (клепсидры) и песочные часы, где время отсчитывалось по перемещению их из одного сосуда в другой.

Линия перемен

Земля вращается вокруг своей оси, совершая полный оборот за условные 24 часа, поэтому у нас столько же часовых поясов. Это приводит к смене дня и ночи, а момент, когда какая-либо точка на планете оказывается на противоположной от Солнца стороне, определяет местную полночь.

— Чтобы избежать путаницы из-за множества местных полночей, необходимо было принять единую точку отсчета начала суток. Так, в 1912 году на I Международной конференции по вопросам всемирного времени гринвичский меридиан «вступил в силу». Поскольку он является нулевой точкой отсчета долготы, выбрать его было логичным. Время по Гринвичу – основа для Всемирного координированного времени (UTC), которое используется для синхронизации по всему миру, — поясняет Егор Разумовский.

Важно понимать, что выбор нулевого меридиана в качестве начала суток – это соглашение, а не какое-то фундаментальное физическое явление. Не существует научного обоснования того, что именно в этот момент начинается что-то новое. Можно было бы выбрать любую другую условную линию, так в Российской империи за нулевую границу был выбран Пулковская меридиан, который использовался на картах еще советской России, но в конечном итоге Гринвичский исторически стал стандартом.

Сложно точно сказать, сколько раз человечество меняло календари и системы летоисчисления, но можно выделить ключевые моменты. Например, древние цивилизации создавали календари по фазам Луны. Затем появились те, что сочетали лунные циклы с солнечным годом, чтобы согласовать сельскохозяйственные сезоны.

— Позднее в Древнем Риме ввели юлианский календарь, названный в честь Юлия Цезаря. На протяжении долгого времени он существовал в Европе и на Руси. Однако, в итоге, в 1582 папой Григорием XIII разработан более точный григорианский календарь, который основан на периоде обращения Земли вокруг Солнца и в настоящее время считается международным стандартом, — отмечает Егор Разумовский, аспирант аэрокосмического факультета Пермского Политеха.

На Руси Новый год отмечали 1 сентября

По юлианскому календарю Новый год отмечали 1 сентября. Во-первых, это было связано с сельскохозяйственным циклом. Сентябрь завершал сбор урожая, знаменуя конец одного хозяйственного года и начало подготовки к следующему. Это был логичный момент для подведения итогов и начала отсчета нового цикла.

— Во-вторых, на выбор даты повлияла Византийская традиция, от которой Русь приняла христианство. Там Новый год начинался 1 сентября, кроме того, в этот день византийцы праздновали начало «индикта» – года налогообложения и летоисчисления. Эта традиция перешла и на Русь, где с наступлением нового года начинался сбор оброка и податей, — объясняет Егор Разумовский.

Постепенно, с течением времени, под влиянием европейских традиций, а также стремления к синхронизации календаря, Новый год на Руси был перенесен на 1 января Петром I с 1700 года.

Мозг воспринимает время хаотично

Известно, что яркие события, имеющие положительный эмоциональный окрас и отклик, приводят к стремительному течению времени. С другой стороны, события, требующие от нас особой выносливости, терпения и ожидания тянутся для нас медленно, потому что человек мысленно делит время на промежутки, тем самым увеличивая его субъективное восприятие.

— Этот феномен можно объяснить тем, что в основе восприятия времени лежит ритмика: возбуждение-торможение в больших полушариях головного мозга. При преобладании процессов возбуждения повышается обмен веществ, что приводит к ускорению или замедлению субъективного восприятия. Помимо этого, существует теория психолога Роберта Орнштейна, которая гласит, что чем больше информации воспринимает человек, тем более длительным ему кажется интервал, — рассказывает эксперт Персмкого Политеха.

Также субъективное «сжатие времени» связано с глубоким погружением и вовлеченностью в работу, в особенности интеллектуальную. Время превращается в стремительный поток, и при выходе из такого состояния, человеку кажется, что время шло с удвоенной скоростью.

ПНИПУ

923 статей

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.

Показать больше