طول "یک ثانیه" واقعا چقدر است؟

فرادید: آیا واقعا می‌دانید که طول یک ثانیه چقدر است؟ دانش واقعیِ پشت پرده‌ی سنجش زمان به شما اثبات خواهد کرد که اشتباه می‌کنید.
 
به گزارش سیکر، این سوال از آن پرسش‌هایی است که شما را مانند آلیس وارد سرزمین عجایب می‌کند: طول یک ثانیه واقعا چقدر است؟
 
خبر خوش اینکه ما در اینجا متخصص سرزمین عجایب هستیم و آن را مثل کف دست می‌شناسیم! جولیان هوگت امروز در دی نیوز نوشت که واحد زمان که ما آن را به نام ثانیه می‌شناسیم، در طول سال‌ها معنای متفاوتی به خود گرفته است.
 
قبل از هر چیز، اصل خبر چیست: گروهی از چند پژوهشگر بسیار وقت‌شناس اخیر روشی بهتر را برای ثبت زمان اعلام کردند که از ساعت‌های اوپتیکال در آن استفاده می‌شود. تکنیک جدید طول دقیق ثانیه – یا هر واحد زمانی دیگر – را به کمک تعداد نوسان‌های اتم‌های استرانسیوم اندازه گیری می‌کند.
 
بحث آن خیلی پیچیده و فنی است، اما خلاصه خبر این بود که روش جدید ساعت‌های اوپتیکال دقیق‌تر از ساعت‌های اتمی کنونی است. این دستاورد درست مانند اختراع سامانه‌های GPS با دقت سانتی‌متری خود، می‌تواند تاثیرات شگرفی در دنیای واقعی بگذارد.
 
اما برای دنیای ثانیه به عنوان واحد زمان، اوضاع همچون گذشته بسیار جالب می‌شود. چنین به نظر می‌رسد که مفهوم ذاتی واژه ثانیه در طول تاریخ بارها دستخوش تغییر شده است.
 
86400 ثانیه در روز خورشیدی

به مدت 1000 سال، اولین واحد سنجش ما از زمان «روز خورشیدی» بود: یعنی مدت زمانی که خورشید به یک نقطه مورد نظر در آسمان برمی‌گردد. طول یک ثانیه صرفا به کمک روز خورشیدی و با معادلات ساده ریاضی حساب می‌شود: 24 ساعت در طول یک روز، 60 دقیقه برای هر ساعت و 60 ثانیه برای هر دقیقه که بدین صورت 86400 ثانیه در یک روز خورشیدی وجود دارد.
 
دهه 50 میلادی

تعریف فوق به عنوان تعریف رسمی ثانیه تا دهه 50 میلادی مطرح می‌شد. در آن سال‌ها، دانشمندان دست یافتند که چرخش زمین به اندازه کافی دقیق نیست که بتوان چنین حساب کرد. به همین دلیل آن‌ها به این نتیجه رسیدند که ثانیه‌ها را به عنوان مخرجی از یک «سال کامل» محاسبه کنند؛ یعنی مدت زمانی که زمین یک دور کامل به دور خورشید می‌زند.
 
مشکل اینجا است که طول هر سال می‌تواند متغیر از سال دیگر باشد. در سال 1960 و بر اساس حکم یازدهمین کنفرانس عمومی واحدهای اندازه گیری و وزن، ثانیه‌ها بر اساس یک سال مشخص محاسبه شوند: سال 1900. دلیلش نیز این بود که از آنجایی که طول سال 1900 دقیقا معادل 365.242198 روز بود، طول هر ثانیه برابر شد با 1/31,556,925.9747 .
 
کاملا مشخص بود که یکجای این راه‌حل آن هم با تمام ظرافت‌کاری‌هایش می‌لنگید. به همین دلیل مسئولان وقت تصمیم گرفتند تا روی واحد زمان ریزتر شوند.
 
استاندارد اتمی

استاندارد اتمی در سال 1967 میلادی و بر اساس اتم‌های سزیم پیاده شد. این اتم‌ها در هر ثانیه 9.192.631.770 مرتبه نوسان دارند که ممکن است به اندازه 20 نوسان بالا و پایین شود. بنابراین اگر بخواهیم دقیق‌تر ثانیه را تعریف کنیم، عبارت است از مدت زمانی که طول می‌کشد اتم‌های سزیم 9.192.631.770 مرتبه نوسان کنند.
 
اما تکنیک ساعت اپتیکال جدید که در ژورنال اوپتیکا منتشر شد، می‌کوشد تا مسائل را کمی بیشتر بسط دهد. البته احتمال عملی شدن آن در 10 سال آینده پایین است که اگر بخواهیم این تفاوت را به ثانیه حساب کنیم، به عبارتی می‌کند به ... بهتر است بی‌خیالش شویم!