Po co ci zegarek?

Dla fizyka „kiedy” znaczy mniej więcej tyle, co „gdzie”. Albo inaczej, „kiedy” i „gdzie” są w pewnym sensie tym samym. Musimy znać trzy wymiary „gdzie” oraz jeden wymiar „kiedy”, żeby opisać jakieś zjawisko. Skomplikowane? A gdzie tam. Przecież chcąc się spotkać ze znajomymi, podajemy miejsce spotkania (czyli współrzędne X, Y, Z) oraz czas spotkania. Ze współrzędnymi bywa różnie. Zwykle podaje się znane obydwu stronom miejsce, np. kino, restauracja na 7. piętrze wieżowca czy dworzec, zamiast konkretnych współrzędnych, np. 50°15’51” N; 19°01’21” E (to „namiary” geograficzne na sam środek katowickiego ronda). Żeby się jednak nie rozminąć, trzeba podać czas spotkania, np. wtorek, godz. 20.00.

Ten czas można oczywiście podawać też w innych formatach. Na przykład spotkajmy się w kinie 217 010 dni po bitwie pod Grunwaldem. Od formatu, w jakim czas podamy, nic nie zależy. O ile obydwie strony tak samo dobrze potrafią liczyć. Opisywanie czasem i współrzędnymi przestrzennymi dotyczy wszystkiego, nie tylko spotkania znajomych: zachodzenia zjawisk (np. astronomicznych), opisywania zdarzeń historycznych, czy nawet śledzenia pod mikroskopem podziału żywej komórki. Fizyk powiedziałby, że otacza nas czterowymiarowa czasoprzestrzeń. Oznacza to, że czas jest tak samo ważny w opisie wszystkiego wokół jak każdy z pozostałych trzech wymiarów przestrzennych.

Zmierzyć czas

Mierzenie czasu było wyzwaniem dla człowieka od zawsze. W zamierzchłych czasach nikt nie interesował się liczeniem sekund, minut czy godzin. Wystarczyło obserwowanie przyrody: wschodów i zachodów Słońca, pór roku czy pozycji konkretnych zbiorów gwiazd na nocnym niebie. Zmieniały się epoki i zmieniała się nasza świadomość. Egipcjanie „zerowali” czas zawsze wtedy, gdy tron obejmował nowy faraon albo dynastia. Dopiero my teraz rekonstruujemy ich… format podawania czasu i staramy się przypisać mu nasz. Świat się rozwijał i czas musiał być coraz precyzyjniej odmierzany. Zegary słoneczne, wodne, mechaniczne, w końcu elektroniczne, a teraz atomowe. Tak właściwie niewiele się zmieniło. Kiedyś odkrywający nieznane lądy żeglarze nawigowali, patrząc na gwiazdy.

Musieli wiedzieć, „kiedy” patrzą, żeby określić, „gdzie” są. Dzisiaj zegar żeglarzom też jest potrzebny. Ale tym razem nie na pokładzie żaglowca, tylko satelity. I nie nakręcany, sprężynowy, ale atomowy. Jest w tym pewna magia. Chcemy dokładnie mierzyć czas, po to, by dokładnie wiedzieć, gdzie jesteśmy. Bez dokładnych zegarów systemy określające położenie (amerykański GPS czy europejski GALILEO) są bezużyteczne. A to już kłopot nie tylko dla żeglarzy, ale także dla kierowców, podróżników, pilotów, geografów, a nawet rolników.