Τρίτη, 16 Οκτωβρίου 2007

Το εμβόλιμο δευτερόλεπτο

Στον επόμενο τόνο η ώρα θα ήταν……

Ti είναι πάλι αυτό το εμβόλιμο δευτερόλεπτο; Είναι ο τρόπος που βρήκαν οι επιστήμονες το 1967 να «συμφιλιώσουν» τα συστήματα μέτρησης του χρόνου που διαθέτουμε, έτσι ώστε να δουλεύουν όλα ρολόι: τα αεροπλάνα να μη τρακάρουν, οι μετοχές να πηγαίνουν στα σωστά χέρια, οι βόμβες στο στόχο τους… Όμως ο τρόπος αυτός έχει αρχίσει να γίνεται ασύμφορος και η επιστημονική κοινότητα «τρώγεται» να τον καταργήσει ή όχι. Τι διακυβεύεται; Πολλά λένε κάποιοι: από τον ρόλο των ΗΠΑ μέχρι την έννοια του χρόνου όπως την ξέρουμε σήμερα!

Την παραμονή της Πρωτοχρονιάς του 2006, λίγο πριν τα ρολόγια μας σημάνουν μεσάνυχτα, στα εργαστήρια μέτρησης της ώρας στην Ελλάδα και τον κόσμο οι ειδικοί έσπαγαν το κεφάλι τους πως θα ρυθμίσουν τα εξαιρετικής ακρίβειας ρολόγια τους ένα δευτερόλεπτο μπροστά. Το πρόβλημα ήταν ότι η Γη είχε καθυστερήσει να ολοκληρώσει την περιστροφή της γύρω από τον Ήλιο (οι λόγοι: κάποιες παλίρροιες, η διαστημική σκόνη, οι πάγοι που λιώνουν και μετατοπίζουν το κέντρο βάρους της από τον Βορρά στον Νότο) και τώρα τα ρολόγια- ρολόγια ειδικής τεχνολογίας, που δεν χάνουν όχι δευτερόλεπτο, αλλά ούτε εκατομμυριοστό του δευτερολέπτου- έπρεπε να συντονιστούν με την καθυστέρηση.

Αν ήταν βέβαια στο χέρι τους, τα ρολόγια θα συνέχιζαν να μετρούν την ώρα δευτερόλεπτο το δευτερόλεπτο, χωρίς να λογαριάζουν τα καπρίτσια της Γης. Αλλά οι ειδικοί έχουν αποφασίσει, κάθε φορά που η Γη χάνει ένα δευτερόλεπτο, τα ρολόγια να το προσθέτουν. Μέχρι τώρα τουλάχιστον. Διότι εδώ και λίγο καιρό οι ειδικοί περνούν το χρόνο τους (ή για άλλους τον χάνουν) καβγαδίζοντας για την αξία αυτού του πρόσθετου δευτερολέπτου. Να συνεχίσουν να το προσθέτουν ή να σταματήσουν; Και πως η μια ή η άλλη απόφαση θα επηρεάσει με ποιο τρόπο θα μετράμε στο εξής την ώρα;

Δύσκολα ερωτήματα. Αν συνεχίσουμε να προσθέτουμε το δευτερόλεπτο, το παγκόσμιο δίκτυο μέτρησης της ώρας, αυτό των ειδικών ρολογιών, κινδυνεύει να γίνει δυσλειτουργικό, με ανυπολόγιστες συνέπειες. Αν σταματήσουμε να το προσθέτουμε, σημαίνει ότι η ώρα των ρολογιών αυτονομείται από την ώρα της Γης: σημασία θα έχει μόνο το αδιάκοπο τικ-τακ των ρολογιών και οι αριθμοί που θα αλλάζουν στην οθόνη τους, όχι το πώς περιστρέφεται η Γη γύρω από τον Ήλιο και τον άξονά της.

Το δίλημμα το χρωστάμε στην τεχνολογία, που γύρω στο 1960 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 γύρω 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), εγκαινιάζοντας μια νέα κλίμακα χρόνου. Όπως λέει η μικροφυσική, το άτομο κάθε στοιχείου απορροφά και εκπέμπει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με μια χαρακτηριστική συχνότητα. Οι επιστήμονες βρήκαν, λοιπόν, ότι αυτή η συχνότητα ενός χημικού στοιχείου, του Καισίου, παραμένει ίδια- ο κόσμος να χαλάσει. Αν, λοιπόν, φτιάχναμε ένα ρολόι που θα μετρά αυτήν ακριβώς την συχνότητα- του Καισίου- θα είχαμε το πιο ακριβές ρολόι του κόσμου.

Αυτό το ρολόι δημιουργήθηκε, βαπτίστηκε ατομικό προς τιμήν του ατόμου του Καισίου και οδήγησε τους επιστήμονες να ορίσουν εκ νέου την 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 τον νέο ορισμό του δευτερολέπτου, δημιουργήθηκε μια νέα κλίμακα χρόνου, ο διεθνής ατομικός χρόνος.

Το πλεονέκτημα του νέου χρόνου, όπως αυτός προκύπτει από ένα δίκτυο περίπου 300 ατομικών ρολογιών που βρίσκονται σε ειδικά εργαστήρια ανά τον κόσμο, είναι η εξαιρετική του ακρίβεια. Ο μέσος όρος της απόκλισης αυτών των ρολογιών μεταξύ τους, δηλαδή η ακρίβεια του ατομικού χρόνου, είναι σήμερα ένας αριθμός ασύλληπτος: 2 δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου.

Γι’ αυτό και τα αεροδρόμια, οι τηλεπικοινωνίες, τα δίκτυα ηλεκτροδότησης, τα χρηματιστήρια, ο στρατός, κάθε υπηρεσία που χρειάζεται τη μέγιστη ακρίβεια, χρησιμοποιούν σήμερα τον διεθνή ατομικό χρόνο, και όχι τον γήινο.

Χρειαζόμαστε όντως τόσο μεγάλη ακρίβεια; Ασφαλώς- έτσι λειτουργούν σήμερα τα συστήματα επικοινωνίας που χρησιμοποιούμε. Στις μέρες μας, για να βρούμε το γεωγραφικό στίγμα χρησιμοποιούμε το GPS, ένα σύστημα που μετρά πόσο κάνουν να φτάσουν τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα από τους δορυφόρους στη Γη, και στη συνέχεια μετατρέπει το χρόνο σε απόσταση. Στο GPS, μια απόκλιση της τάξης των 10 δισεκατομμυριοστών του δευτερολέπτου ισοδυναμεί με απόκλιση περίπου 3 μέτρων στο γεωγραφικό στίγμα. Εφόσον το GPS χρησιμοποιείται στη ναυτιλία, τις αερομεταφορές και τα «έξυπνα» οπλικά συστήματα που εκτοξεύουν βόμβες, καταλαβαίνουμε τι αξία έχουν σήμερα μερικά κλάσματα του δευτερολέπτου- για μια απόκλιση λίγων κλασμάτων, μια βόμβα μπορεί να μην πέσει στο στόχο της, π.χ. στο Ιράκ αλλά στον..… Λίβανο.

Το μεγάλο πρόβλημα είναι ότι ο ατομικός χρόνος και ο γήινος δεν τα πάνε καλά. Στην αρχή, η διάρκεια του ατομικού δευτερολέπτου ορίστηκε να συμπίπτει με την διάρκεια του γήινου, αλλά σιγά-σιγά το τελευταίο άρχισε να κάνει νερά. Η Γη αποδείχτηκε ασυνεπής στο 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 από 150 εκατομμύρια χρόνια, η ημέρα διαρκούσε 22 ώρες και όχι 24 που έχει φτάσει σήμερα. Ανά έναν αιώνα, η ημέρα 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. Επειδή δεν μπορούσαν να παρέμβουν στην κίνηση της Γης, θα παρέμβαιναν στον ατομικό χρόνο: κάθε φορά που η περιστροφή της Γης καθυστερεί 1 δευτερόλεπτο, τα ατομικά ρολόγια πρέπει να τον προσθέτουν. Η πρόσθεση γίνεται τον Ιούνιο ή τον Δεκέμβριο ταυτόχρονα σε όλα τα ατομικά ρολόγια του διεθνούς δικτύου (μέχρι το 2006 είχαν προστεθεί 23 δευτερόλεπτα) και αυτό δεν είναι απλή δουλειά. Η κυρία Ειρήνη Φλουδά, διευθύντρια του εργαστηρίου Χρόνου και συχνότητας του Ελληνικού Ινστιτούτου Μετρολογίας, μιλά για μια «ζόρικη» διαδικασία. Αν κάτι πάει στραβά, οι τηλεπικοινωνίες μπορεί να διακοπούν, περιοχές του πλανήτη να βυθιστούν στο σκοτάδι, αεροπλάνα να χάσουν τον προσανατολισμό τους.

Πόσο έτοιμοι είμαστε να πούμε αντίο στο εμβόλιμο δευτερόλεπτο; Κάποιοι ναι, κάποιοι όχι. Οι αστρονόμοι, για παράδειγμα, που το έχουν ενσωματώσει στα συστήματά τους, θα πρέπει να ξοδέψουν πολύ χρόνο 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 100ατομικά ρολόγια) καλοβλέπουν την αλλαγή, διότι ο γεωστρατηγικός ρόλος τους θα αναβαθμιστεί εις βάρος της Βρετανίας που, ένεκα Greenwich, διατηρεί ακόμα ένα συμβολικό προβάδισμα στη μέτρηση του χρόνου.

Το σημαντικότερο όμως είναι το εξής: αν καταργηθεί το εμβόλιμο δευτερόλεπτο, στην πραγματικότητα λέμε αντίο στον γήινο χρόνο- ο ατομικός χρόνος θα παραμείνει ο μόνος χρόνος με πρακτική σημασία για την ζωή μας. Όπως γράφει στο περιοδικό «Harpers» η Michelle Stacy, γνωρίζουμε ότι στις 12:00 το μεσημέρι ο ήλιος βρίσκεται στο υψηλότερο σημείο του. Αν καταργηθεί ο γήινος χρόνος, η ώρα 12:00 θα σημαίνει μόνο έναν αριθμό- ο χρόνος γίνεται καθαρή αφαίρεση. Αν τα ρολόγια δεν συνυπολογίζουν την καθυστέρηση της Γης, θα έρθει μια εποχή, ύστερα από χιλιάδες χρόνια, που στις 12:00 το μεσημέρι θα είναι σκοτάδι. Το θέλουμε αυτό;

Πρόσφατα οι ΗΠΑ πρότειναν να αντικατασταθεί το εμβόλιμο δευτερόλεπτο από την εμβόλιμη ώρα: ας περιμένουμε μέχρι η διαφορά γήινου και ατομικού χρόνου φτάσει τη μια ώρα, κάτι που αναμένεται να συμβεί περίπου το 2600, και τότε ας καλύψουμε την 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 ετών. Τον Νοέμβριο του 2006 η διεθνής κοινότητα αποφάσισε να αναβάλλει την απόφαση για αργότερα μέχρι να επιτευχθεί συναίνεση.

Δεν είναι η πρώτη φορά που ο χρόνος βρίσκεται στο επίκεντρο μιας διαμάχης. Γύρω στο 1500 , το Γρηγοριανό ημερολόγιο προκάλεσε σεισμό στον χριστιανικό κόσμο, όταν προτάθηκε ως λύση στα προβλήματα του Ιουλιανού ημερολογίου που χρησιμοποιούνταν μέχρι τότε. Το Ιουλιανό ημερολόγιο υπολόγιζε το έτος 11,5 λεπτά περισσότερο απ’ όσο διαρκούσε η περιστροφή της Γης γύρω από τον Ήλιο.

Με το πέρασμα των χρόνων, τα λεπτά έγιναν ημέρες, οι ημέρες ολόκληρες εβδομάδες με αποτέλεσμα η εαρινή ισημερία, και κατ’ επέκταση μαζί και το Πάσχα να είχαν μετατοπιστεί χρονικά 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.

Μήπως το να συζητάμε στο διηνεκές για ένα δευτερόλεπτο δείχνει μια τάση ομφαλοσκόπησης της επιστημονικής κοινότητας. Ο διευθυντής του Ευγενιδείου Ιδρύματος, Διονύσης Σιμόπουλος, το πιστεύει. «Κάθε ώρα που περνάει» λέει «πεθαίνουν χιλιάδες παιδιά, και 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 μια ή την άλλη λύση και ας πάμε παρακάτω».

Το άρθρο υπογράφει ο Δημήτρης Αγγελίδης και δημοσιεύτηκε στο "Ε" της ΕΛΕΥΘΕΡΟΤΥΠΙΑΣ την Κυριακή, 25 Μαρτίου 2007.