Не правда ли, часы - это нечто большее, чем инструмент для измерения времени? Взгляд на часы, звуки их боя невольно вызывают размышления о быстротечности времени. Порой оно представляется как некая самостоятельная сила. Недаром в Древней Греции был даже бог времени - Хронос.
Наш жизненный опыт представляет время как нечто равномерно текущее, абсолютно ни от чего не зависящее. Этот взгляд физикой был разрушен. Время оказалось зависящим от скорости движения того объекта, где его измеряют. Мы этого не замечаем, поскольку такая зависимость проявляется лишь при скоростях, близких к скорости света, то есть близких к 300000 км в секунду. А так как с такими скоростями окружающие нас предметы не движутся, то у нас и сложилось представление о времени как о явлении, ни от чего не зависящем.
Многие писатели-фантасты использовали этот феномен в своих сочинениях. На космическом корабле будущего, перемещающемся со скоростью, близкой к скорости света, время течет замедленно. Возвратившись на Землю после полета, космонавт может уже не застать людей своего поколения. Для них продолжительность его полета больше срока человеческой жизни, а для самого космонавта - это ее небольшой отрезок.
Но и вокруг нас тоже есть примеры зависимости времени от скорости движения. Так, элементарная частица, которая называется мюон - частица нестабильная. Она рождается в верхних слоях атмосферы под действием космических лучей. Время жизни ее так мало, что его не должно хватить, чтобы пройти всю атмосферу и дойти до Земли. Однако мюоны до Земли долетают и пронизывают наши жилища. Так как скорость их движения приближается к скорости света, то время для них течет медленнее, чем для нас на Земле, и поэтому жизнь их удлиняется так, что срока ее хватает, чтобы долететь до Земли.
Электронные часы, кварцевые генераторы
Механические колебательные системы как устройства, задающие точный ход часам заменены в электронных часах генераторами на пьезоэлектрических преобразователях.
В зажигалках для газовых плит пьезостолбик на удар и следующую за ним деформацию отвечал образованием электродвижущей силы. Но пьезоэффект обратим. Если на электроды на концах образца из пьезоматериала подать напряжение, образец деформируется. При определенных условиях кристалл, сжавшись или расширившись, не задержится в новом равновесном состоянии, а деформируется дальше. Так создается колебательный процесс. Наглядные примеры возникновения колебаний при уходе от равновесия - маятник, струна, ножки камертона. Если же кристалл будет колебаться, то, расширяясь, то, сжимаясь, тогда на его электродах возникнет переменная электродвижущая сила, изменяющаяся соответственно происходящим деформациям.
Частота этих колебаний очень стабильна, в частности, гораздо стабильней частоты колебаний механических систем типа маятника или пружинного баланса в часах. Изготавливается пьезопреобразователь обычно из кварца.
Кварцевый пьезостабилизатор включается в цепь генератора электрических колебаний на полупроводниковом триоде, который создает переменный ток с частотой, равной собственной частоте пьезопреобразователя и, следовательно, обеспечивает высокую стабильность хода часов.
В некоторых конструкциях часов генератор управляет механической системой, передвигающей стрелки. Получаются привычные с виду часы, только более точные. Этим часам не нужен подзавод пружины, зато нужны питающие генератор гальванические элементы. В других вариантах часов механическая система удалена полностью - это и есть настоящие электронные часы.
