Strážce
času
JoachimUllrich jeprezidentem
PTB–Physikalisch-TechnischeBundesanstalt (Fyzikál-
ně-technickéhospolkovéhoúřadu) vBraunschweigu, německéhonárodníhometrolo-
gického institutu.Hodiny, které zde tikají, patří knejpřesnějšímnasvětě. V tomto roz-
hovoru fyzikvysvětluje, jak fungují, comají společnéhoskoordinovanýmsvětovým
časemaproč jedobrédefinovat sekundunašestnáct desetinnýchmíst.
Rozhovor
trends inautomation:
Paneprofesore, PTB je známsvými
přesnými hodinami, aproto jepovažován zaautorituvotáz-
kách času. Ale copřesně je čas?
Prof. dr. JoachimH.Ullrich:
To jenanejvýšsložitáotázka.My
fyzikovési ji usnadňujemeadefinujeme časpomocí předvída-
telných, opakovanýchprocesů, jako jenapř. rotaceZeměnebo
kyvadlo. Držitel Nobelovy cenyakurátor Fyzikálně-technického
spolkovéhoúřaduAlbert Einsteinnámdal velicepragmatickou
definici času: „Čas je to, covidímenahodinách.“OdEinsteina
však takévíme, že čas je relativní.Napříkladplynepomaleji,
jsme-li vpohybunebovgravitačnímpoli. Lidskévnímání času
je rovněž relativní. Einsteinúdajně také řekl: „Sedíte-li nahor-
kýchkamnechdvěminuty, zdásevám, že to trvádvěhodiny.
Alesedíte-li shezkoudívkoudvěhodiny, zdásevám, že to trvá
dvěminuty. To je relativita!“
Existuje takémnohonezodpovězenýchotázek, jako zdamá čas
počáteknebokoneca jakdlouho trvápřítomnost v lidskémvní-
mání. Biologickéhodinyorganismuakulturní rozdílyv tom, jak
zacházímes časem, jsou takévelmi zajímavými tématydnešní
vědy.
Jakměříte čas?
Prof. dr. JoachimH.Ullrich:
Napříkladpomocí kyvadla. Čím
kratší kyvadlo, tím rychleji sekývea tímpřesnějiměří čas.
Ještěpřesnější jsoukrystalovéhodiny, vnichželektrickývýboj
vyvoláváoscilaci krystalusvícenež30000kmity zasekundu.
Nejpřesnějšími hodinami, kterémámevsoučasnosti kdispozi-
ci, jsouatomovéhodiny, ačkoli samotnéatomyneoscilují. Zde
využívámeelektromagnetickou radiaci či přesnějimikrovlny. Ty
oscilují daleko rychleji nežkřemennýkrystal, v rozsahudevíti
miliardkmitů zasekundu. Totomikrovlnné záření používáme
provybuzení elektronůatomů cesia. Aprotože to fungujepou-
zevpřípadě, žemá záření velmi specifickouoscilační frekvenci,
můžeme tohoto jevuvyužívat prodefinování apřesnéurčení
hodnoty jednésekundy.
Musímevšakneustálekontrolovat, zda jsmestanovili správný
pulzhodina zda jsouelektronyskutečněvybuzeny. Přitomvy-
sílámeatomy cesiavhorizontálnímpaprskumagnetickýmami-
krovlnnýmpolemapotompomocí pečlivěumístěnéhodetekto-
rupočítámepouzeatomysvybuzenými elektrony. Vnašich
dvounejpřesnějšíchhodináchCSF1aCSF2 (vizobrázekvpravo)
používáme různéuspořádání aatomy cesiavysílámevzhůru
jakove fontáněmikrovlnnýmpolem. Podruhéprocházejí polem
zpět dolů. Pomocí těchtoatomovýchhodinmůžemedefinovat
sekunduspřesností na16desetinnýchmíst.
Náramkovéhodinkynebohodinynanádraží takpřesnébýt
nemusí. K čemu to tedypotřebujeme?
Prof. dr. JoachimH.Ullrich:
Nepřesnostmákumulativní efekt,
aprotose relativně rychle zvětšuje. Pro zajištění vysokého
stupněpřesnosti vdlouhémhorizontupotřebujemevelmi přes-
néhodiny. Přesné časování je zvlášť důležitévevědeckémsvě-
tě. Jedním znašichklíčovýchúkolůvPTB je zkoumání otázky,
zda jsou fundamentální fyzikální konstanty, jakonapř. jemné
strukturální konstanty, knimžpatří rychlost světlaaPlanckova
konstanta, skutečněkonstantní. Všeukazujena to, že tomu tak
není. Pokudbyse tato teoriepotvrdila,měloby todalekosáhlé
důsledky, protožemnohé zákonyamodely jsou založenyna
fundamentálních fyzikálníchkonstantách.
Jiždříve, ve30. letechminuléhostoletí, výzkum času zažil, že
domněle jistépředpokladybylynabouránypřesnýmiměřeními,
kdyžbylasekunda ještědefinována jako zlomek zemské rota-
ce. Krystalovéhodinyuvedenédoprovozuvnašem institutu
bylysvého časunejpřesnějšími hodinami nasvětě. Výzkumníci
zjistili, žese zemská rotace zpomalujea je značněproměnlivá,
žeseZeměnevždypohybujestejnou rychlostí, jakse
předpokládalopro tehdejší definici času.
