Ud fra alt hvad vi kan se ud i universet og dermed også tilbage i universets historie, så er atomers svingninger noget, der foregår fuldstændig ens overalt og har gjort det i de milliarder af år, atomerne har eksisteret.

af Kjeld Stenum
Det har været en arbejdsgiver-jul i år. Alle helligdagene faldt sammen med weekend-dage, så vi lønslaver fik mindst mulig betalt frihed ud af det. Der var dog én undtagelse. Nytårsnat klokken 1.00.00 fik vi foræret et sekund. Tiden blev nul-stillet i et sekund.
Med moderne atomure kan man måle tiden meget nøjagtigt, og på baggrund af denne nøjagtige tidsmåling har man fundet ud af, at Jordens rotation omkring sig selv aftager en lille bitte smule i hastighed. Rotationen bremses af tidevandets friktion og af energiafgivelse til omgivelserne. Sådan gengiver den populærvidenskabelige beskrivelse i pressen i hvert fald fænomenet.
Det er ikke forudsagt af Newton, men lader sig dog forklare ved hjælp af Newton. Forsinkelsen er ganske beskeden, det tager en årrække, før den løber op i et helt sekund. Men dengang dinosaurerne levede på Jorden, var døgnet kun omkring tyve timer langt. Året havde i øvrigt dengang også kun omkring 200 dage. Men lad den sag hvile her! Det ulyksalige ekstra sekund er åbenbart så vigtigt for vores samfunds selvforståelse, at arbejdsgiverne er gået med til at forære os det kvit og frit. Så lad os koncentrere os om det her.

Vores tidsmål er jo ifølge Newtons fysik defineret udfra den tid, det tager for Jorden at dreje rundt om sig selv. De ure, vi har konstrueret til at måle denne tid, har vi konstrueret med stedse større forfinelse, så de mere og mere nøjagtigt kunne vise de enkelte jorddøgn som helt ens.
På Galileis tid startede man med vandure og timeglas, siden fik man mekaniske pendul-ure, og i dag bruger vi super-præcise atomure, der i stedet for pendulets svingninger bruger atomernes svingninger til at optælle lige store tidsforløb med. Selv udfra Newton er jord-døgn dog ikke helt ens, derfor bruger han et idealt gennemsnitsdøgn som egentlig definition. Men det er en detalje, som intet forandrer ved, at tiden er defineret udfra Jordens rotation omkring sin egen akse. Og hvis vores tidsmåling er defineret udfra Jordens rotation omkring sin egen akse, hvordan kan man så bruge samme tidsmåling til at korrekse Jorden og sige, at den ikke roterer helt nøjagtigt?
Eller på en anden måde: Hvis det, vi definerer som grundenheden i vores tidsmål, er et jorddøgn, hvordan kan vi så bruge den grundenhed til at sige, at et jorddøgn ikke længere helt nøjagtigt er et jorddøgn?

Læseren vil måske foreslå, at vi må gå frem, som man går frem med de andre fysiske mål, vi har fra Newton. Vi har jo fremstillet en normalmeter og et normalkilogram i ædelmetal og gemt dem i en bankboks i Paris. Og dem kan vi altid gå til og kontrollere de målestokke, vi bruger i vores hverdag for at sikre, at vores måleenheder ikke langsomt ændrer sig, for eksempel ved slid.
På samme måde kan vi udnævne et bestemt døgn til 'normaldøgn', for eksempel den 1. januar år 2000, og lade det døgn være den helt nøjagtige grundenhed i vores tidsmål. Det er også et udmærket forslag. Problemet med at have sådan et bestemt 'normaldøgn' er jo bare, at det ikke er helt så nemt at gemme i en bankboks og vende tilbage til for at kontrollere, om vores timer og sekunder stadig helt nøjagtigt er i overensstemmelse med dets timer og sekunder.
Vi kan kun indirekte have sådan et 'normaldøgn' at vende tilbage til, nemlig ved at vi måler det op på en super-nøjagtig målestok, for eksempel et moderne atom-ur. Dette atom-ur kan vi så gemme i vores bankboks og vende tilbage til, hvis vi er bange for, at arbejdsgiverne har fundet ud af at lave ure, der gør arbejdsdagens timer lidt længere og fritidens timer lidt kortere. Det kunne jo godt ligne dem. Problemet er bare, at så er det atomernes svingninger i vores atom-ur, og ikke Jordens rotation om sin egen akse, vi bruger til at definere vores tid med.

Nå ja, o.k. så, siger læseren utvivlsomt, så bruger vi atomets svingninger i stedet for, gør det så meget? Nej, det synes jeg egentlig ikke, det gør. Bare vi kan få styr på arbejdsgivernes svindelstreger. Atomsvingninger er noget umådeligt meget mere stabilt og ensdannet end planet-rotationer.
Ud fra alt hvad vi kan se ud i universet, og dermed også tilbage i universets historie, ja, for alt hvad vi ved om, så er atomers svingninger noget, der foregår på fuldstændig ens måde overalt og har gjort det i de milliarder af år, atomerne har eksisteret. Og det meste af vores dagligdags lovmæssighed har mere at gøre med atomar stabilitet end med planetrotationers kompleksitet.
Så på mange måder er atomets svingning meget mere egnet til at definere tid. Og vi kan jo vælge vores definition, som vi vil, der er ingen, der siger, at vi nødvendigvis skal træde i Newtons spor.
Men denne overraskende atomare stabilitet og ensdannethed er et kvante-fysisk fænomen, som faktisk slet ikke er forklarligt udfra Newtons fysik, der må regne med kontinuerte forandringer i alle legemers energi- og bevægelsestilstande, fordi der uundgåeligt hele tiden foregår energiudveksling med omgivelserne. Så det er en revolution i vores tidsmåling i forhold til den klassiske fysik. Og selv om den har været undervejs i det meste af et århundrede, er den gået helt stille og upåagtet for sig, ja, selv videnskabsfolk erkender den knapt. Men den er dog ikke på nogen måde mindre end dengang Kopernikus sagde, at Solen og ikke Jorden var centrum i universet. Og den minder om den revolution.
Vi behøver ikke give Kopernikus ret. Vi kan godt holde fast i, at Jorden er centrum. Men det gør det ulige meget mere indviklet at beskrive de øvrige planeters bevægelser. På samme måde behøver vi ikke give kvantefysikken ret. Vi kan godt holde fast i Newton og springe det ekstra sekund over. Men det gør det umådelig meget mere komplekst at lave helt nøjagtige tidsopmålinger af dagligdags fænomener.