Измерение коротких промежутков времени
Как и в контексте пространства, если нас интересуют чрезвычайно короткие временные промежутки, измерения надо проводить другими, не столь прямыми методами. Мы видели, что при измерении расстояния рентгеновская дифракция и рассеяние атомов дают информацию, которую можно конвертировать в карты (то есть в изображения) атомного и субатомного мира. Эти методы связаны с изучением того, как мишени — объекты, которые мы хотим отобразить, — изменяют движение падающих рентгеновских лучей или частиц, бомбардирующих образец.
Чтобы определить временную структуру быстрых событий, используются сходные методы, но теперь существенны изменения энергии, а не направления движения. Мир быстрых событий полон чудес и сюрпризов. Я остановлюсь на нескольких основных моментах и сделаю это настолько кратко, насколько позволяет суть вопроса.
Благодаря мощным лазерам можно изучить последовательность событий, происходящих во многих химических процессах. Фемтохимия создает временные шкалы с шагом, достигающим 10>-15 секунды (одна фемтосекунда). Ведь чем лучше что-то понимаешь, тем лучше можешь это контролировать. Лазерная коррекция зрения использует фемтосекундные лазерные импульсы для операций на роговой оболочке.
Еще большее временное разрешение удается получить, используя ускорители высоких энергий. Позднее мы более подробно займемся этим вопросом. Бозон Хиггса, открытие которого стало триумфом физики двадцать первого столетия, крайне нестабилен. Его время жизни — всего 10>-22 секунды. Это значит, что для получения свидетельств его существования физикам потребовалось реконструировать события такого временного масштаба.
БУДУЩЕЕ ВРЕМЕНИ
Прикладное физическое время
Общая теория относительности Эйнштейна двигалась от триумфа к триумфу, как теория гравитации. Она учит нас, что пространство-время может изгибаться и деформироваться. Это подогревает мечты о путешествиях в прошлое и будущее, порталах, кротовых норах и варп-двигателях[36]. Могут ли эти фантазии стать инженерной реальностью?
У меня мало надежды, что в обозримом будущем мы сможем манипулировать физическим временем. По иронии судьбы обнаружение LIGO гравитационных волн — возможно, наиболее убедительное подтверждение общей теории относительности — также подкрепляет мое мнение.
Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO) — превосходный прибор, разработанный специально для того, чтобы фиксировать малейшие искривления пространства-времени. Он реагирует на изменения относительного положения разнесенных на четыре километра зеркал, которые в тысячу раз меньше ядра атома. Однако даже при такой чувствительности ему едва удалось обнаружить искажения, возникшие при коллапсе двух черных дыр, каждая из которых в несколько раз массивнее Солнца. Вывод прост: деформировать пространство-время можно, но работа эта очень трудная.
