О происхождении календарей и часов
В Колорадо, у подножия Скалистых гор, мы построили часы с такой точностью, что с момента Большого взрыва они не отклонились бы ни на одну секунду.
Подобно точное отсчитывание времени возможно лишь на переднем крае современной физики. Эти часы измеряют стабильный ритм колебаний электронов в атомах — подвиг, который стал возможен благодаря вакууму, лазерным решёткам и исключительной защите от всех возможных возмущений.
Чтобы добиться этого, создатели часов полностью изолировали их от внешнего мира. Они находятся в температурно контролируемом боксе внутри вакуума. Зеркала в оптической системе экранированы медью, чтобы минимизировать паразитные электрические поля, а лазеры работают на минимальной мощности.
В теории подобные часы когда-нибудь могут достичь почти абсолютной точности. Но на практике это невозможно. Наш мир хаотичен, и как бы мы ни умнели, какое-то возмущение всегда останется. Совершенные часы никогда не будут построены — так же как ни одна рука не нарисует идеальный круг и не проведёт идеальную линию.
Но прямо сейчас у самых точных хронометристов мира в голове совсем другой вопрос. С 1967 года секунда официально определяется как промежуток времени, за который атом цезия совершает определённое число колебаний¹. Шестьдесят лет назад, когда атомные часы только позволили измерять такие вещи, это определение было на границе достижимого. Но современные часы на порядки точнее.
В ближайшие годы, скорее всего, будут предложены изменения этого стандарта. Варианты разные: один предлагает сменить цезий на другой атом, позволяющий ещё более точные измерения. Другие считают, что мы вообще должны переопределить секунду на основе фундаментальных физических констант.
Каким бы ни был выбор, наша повседневная жизнь этого не заметит. Длина секунды останется прежней, плюс-минус несколько атомных колебаний. И к тому же, уже полвека секунда оторвана от естественных ритмов планет и звёзд. Тем не менее, влияние этих циклов всё ещё с нами. Ведь секунда — это не просто произвольное количество атомных колебаний, а результат того, что учёные давным-давно начали следить за звёздами, Солнцем и Луной, и впервые задались целью точно измерять время.
Происхождение секунды, а также причины, по которым в минуте 60 секунд, а в сутках 24 часа, уходят глубоко в прошлое. Ещё до того, как римляне назвали месяцы, и до того, как вавилоняне решили, сколько их должно быть. Почти к самому началу цивилизации — к тому моменту, когда людям впервые понадобилось точно отмечать ритмы природы.
Числа
Сегодня мы считаем десятками. Причина вроде бы очевидна: у нас десять пальцев на руках и ногах, и потому естественно базировать систему счисления на десятке, а не, скажем, на девяти или семи.
Но есть ещё одно «естественное» число — двенадцать. У каждого пальца три фаланги, а на руке — четыре пальца (большой используется как счётчик). С помощью одного большого пальца можно отсчитать двенадцать фаланг. Пальцы другой руки можно использовать, чтобы отслеживать количество «дюжин». Так довольно легко отсчитывать до шестидесяти.
Подобные подходы называются шестидесятиричными системами, и они были широко распространены в древних цивилизациях Египта и Месопотамии. Вероятно, именно в Египте, около 1500 года до н.э., люди впервые начали отслеживать часы. При этом они использовали упомянутую систему счисления и разделили дневное время на двенадцать частей.
Разумеется, точных часов у египтян не было. Они пользовались солнечными часами, и двенадцать делений следовали за движением Солнца по небу. Ночью, когда солнечные часы были бесполезны, египтяне ориентировались на звёзды. И снова — ночь делилась на двенадцать частей.
Это не означало, что египтяне имели представление о фиксированных часах. Продолжительность дня и ночи меняется в течение года, и потому длина каждой «части» была переменной. Но именно тогда день впервые был поделен на 24 части.
Спустя столетия, около 130 года до н.э., греки придумали, как стандартизировать час. Они сохранили 24-часовой формат — подобные вещи трудно менять — и следуя шестидесятиричной системе, разделили каждый час на 60 минут. Позже появились и секунды. Так, в конечном счёте, длина секунды уходит корнями в вращение Земли и фаланги наших пальцев.
Календари, месяцы и семь богов
Считать дюжинами было удобно не только из-за пальцев. Это также отражалось в небе. Древние люди знали продолжительность года — уже в Древнем Египте понимали, что он составляет около 365 дней — и знали, что Луна за год совершает 12 полных циклов.
Фазы Луны были удобным способом отслеживать течение года. Примерно за 29 дней Луна проходит путь от тонкого серпа до полного диска и обратно. За год это повторяется 12 раз, хотя несколько дней всегда остаются «вне счёта».
В разных местах археологи находили кости с 29 или 30 насечками — вероятно, первые попытки вести лунный календарь. Позже, около 2000 года до н.э., вавилоняне сделали лунный цикл основой своего календаря.
Так появились 12 месяцев года. Возможно, именно тогда возникли и 7 дней недели. Четыре семидневных цикла дают 28 дней — почти, но не совсем, длительность лунного месяца. Семёрка также виднелась в небе: пять видимых планет, Солнце и Луна — всего семь небесных тел, которые древние уже считали богами.
Современные названия дней недели сохраняют этот след:
Sunday — день Солнца,
Monday — день Луны,
Tuesday (день Марса),
Saturday (день Сатурна), и так далее.
Если бы в небе была ещё одна планета, или Луна была бы ближе, всё могло бы быть иначе. Но вышло, как вышло — и даже сегодня планеты задают ритмы нашей жизни.
Проблема Луны
Но использование Луны в качестве календаря имело и проблемы. Её орбита нерегулярна, и один цикл иногда длится больше 29 дней. Ещё хуже — 12 лунных циклов не дают в сумме полного солнечного года. Лунный календарь быстро начинает «плыть», и вскоре летние месяцы оказываются зимой.
Цикл сароса
Вавилоняне осознавали эту проблему. Чтобы удерживать календарь в рамках, они время от времени добавляли дополнительный месяц. Сначала — по приказу царя. Но около 700 года до н.э. они нашли лучший способ.
Нерегулярность лунной орбиты вызвана тремя причинами:
- Луна вращается вокруг Земли,
- её орбита наклонена — она не идёт строго по экватору,
- её орбита эллиптическая — Луна то приближается, то удаляется.
Сочетание этих факторов даёт неравномерность лунных циклов. Но они также создают повторяющийся узор лунных затмений. Они происходят, когда Солнце, Земля и Луна выстраиваются в линию. Но из-за наклона это случается не каждый месяц.
На первый взгляд, даты затмений разбросаны. Но благодаря этим трём циклам они формируют длинную повторяющуюся последовательность — каждые 18 лет, 11 дней и 8 часов². В этот момент Солнце, Земля и Луна возвращаются в ту же конфигурацию — и цикл повторяется.
Этот цикл назван саросом, и, по всему видно, вавилоняне поняли его уже в 750 году до н.э. Тогда же они начали более строго наблюдать за небом, составляя Астрономические дневники — глиняные таблички, где фиксировали всё: от движений планет до цен на пшеницу, пытаясь найти взаимосвязи через предзнаменования и астрологию.
Из этих табличек мы знаем, что сарос помог им упорядочить календарь. Поняв, что Луна движется по 18-летнему циклу, они могли более точно добавлять лишние месяцы и даже со временем отказаться от наблюдений за Луной.
В конечном счёте мы научились выходить за пределы колеблющейся планеты, на которой живём. Основа современных часов больше не в движении Солнца и звёзд, а внутри атомов. Время нам больше не определяют жрецы и цари — теперь за это отвечают армии атомных часов и спутников.
Но идеи секунд, дней и месяцев родом из глубокой древности. В буквальном смысле, они — естественное следствие мира, из которого мы произошли.
Если вы хотите читать больше интересных историй, подпишитесь пожалуйста на наш телеграм канал: https://t.me/deep_cosmos