Fra armbåndsure til atomure og NTP-tidsservere, forståelsen af ​​tid er blevet afgørende for mange moderne teknologier som satellitnavigation og global kommunikation.

Fra tidens udvidelse til virkningerne af tyngdekraften til tiden har tiden mange mærkelige og vidunderlige facetter, som forskere kun begynder at forstå og udnytte. Her er nogle interessante, mærkelige og usædvanlige fakta om tid:

• Tiden er ikke adskilt fra rummet, men tiden præciserer, hvad Einstein kaldte fire dimensional rumtid. Rumtiden kan forvrænges af tyngdekraft, hvilket betyder, at tiden sænker jo større gravitationspåvirkningen. Tak til atomure, kan tiden på jorden måles ved hver efterfølgende tomme over jordens overflade. Det betyder, at hver krops fødder er yngre end deres hoved, da tiden går langsommere, jo lavere til jorden får du.

• Tid er også påvirket af hastigheden. Den eneste konstant i universet er lysets hastighed (i et vakuum), som altid er det samme. På grund af Einsteins berømte relativitetsteorier, som alle rejser tæt på lysets hastighed, ville en rejse til en observatør, der ville have taget tusindvis af år, være gået inden for få sekunder. Dette kaldes tidsudvidelse.

• Der er intet i nutidens fysik, der forbyder tidsrejse både frem og tilbage i tiden.

• Der er 86400 sekunder om dagen, 600,000 om ugen, mere end 2.6 millioner om en måned og mere end 31 millioner om året. Hvis du bor for at være 70 år, så har du levet igennem mere end 5.5 milliarder sekunder.

• En nanosekund er en milliardedel af et sekund eller omtrent den tid det tager at tage lys om 1-fod (30 cm).

• En dag er aldrig 24 timer lang. Jordens rotation går gradvist frem, hvilket betyder, at den globale tidsskala UTC (koordineret universeltid) skal have spring sekunder tilført en eller to gange om året. Disse spring sekunder indregnes automatisk i enhver ursynkronisering, der bruger NTP (Network Time Protocol) såsom a Dedikeret NTP-tidsserver.

Atomiske ure, som mange mennesker ved, at de er meget præcise enheder, men atomuret er en af ​​de vigtigste opfindelser i de sidste 50 år og har givet anledning til talrige teknologier og applikationer, der har revolutioneret vores liv fuldstændigt.

Du kan måske tænke på, hvordan et ur kunne være så vigtigt uanset hvor præcist det er, men når du overvejer den præcision, at a moderne atomur taber ikke et sekund i tide i millioner af år sammenlignet med de næste bedste chronometre - elektroniske ure - der kan tabe et sekund om dagen, du kommer til at indse, hvor præcist de er.

Faktisk har atomklokker været afgørende for at identificere de mindre nuancer i vores verden og universet. For eksempel har vi i årtusinder antaget, at en dag er 24 timer lang, men faktisk takket være atomurteknologien ved vi nu, at længden af ​​hver dag er lidt forskellig, og generelt svækker jordens rotation.

Atomsklokke er også blevet brugt til præcist at måle jordens tyngdekraften og har endog bevist Einsteins teorier om, hvordan tyngdekraften kan bremse tiden ved nøjagtigt at måle forskellen i tidsforløbet ved hver efterfølgende tomme over jordens overflade. Dette har været afgørende, når det kommer til at placere satellitter i kredsløb, da tiden går hurtigere så højt over jorden, end det gør på jorden.

Atomiske ure danner også grundlaget for mange af de teknologier, vi bruger i vores daglige liv. Satellitnavigationsenheder er afhængige af atomur i GPS-satellitter. Ikke alene skal de tage hensyn til forskellene i tiden over kredsen, men det som sat navs bruger tiden sendt fra satellitterne til at triangulere stillinger, ville et ununds unøjagtighed se navigationsoplysningerne unøjagtige af tusindvis af miles (som lysrejser næsten 180,000 miles hvert sekund).

Atomiske ure er også grundlaget for verdens globale tidsskala - UTC (Koordineret Universal Time), som bruges af computernetværk over hele verden. Tidssynkronisering til et atomur og UTC er relativt lige fremad med a NTP tidsserver. Disse bruger tidssignalet fra GPS-systemet eller særlige transmissioner udsendt fra storskala fysik labs og derefter distribuere det over internettet ved hjælp af tidsprotokollen NTP.

Udforskning af mulighederne for tidsrejser, herunder: Tidsparokoxer, ormhuller, 4 dimesnsional rum, atomur og NTP-servere

Tidsrejser har altid været et meget elsket koncept for science fiction forfattere. Fra HG Wells 'tidsmaskine til at komme tilbage til fremtiden har rejser i fremtiden eller bagud i tiden fængslet publikum i århundreder. Men takket være de moderne tænkers arbejde som Einstein ser det ud til, at tidsrejser er meget en mulighed for videnskabsfaktor, som det er fiktion.

Tidsrejser er ikke kun muligt, men vi gør det hele tiden. Hvert sekund, der passerer, er et sekund længere ind i fremtiden, så vi alle rejser fremad i tiden. Men vi tror, ​​at hvis tid rejser vi forestiller os en maskine, der transporterer personer hundreder eller tusinder af år ind i fremtiden eller fortiden, så er det muligt.

Tja, takket være Einsteins teorier om generel og speciel relativitet er tidsrampe sikkert muligt. Vi ved takket være udvikling af atomure at Einsteins teorier om hastighed og tyngdekraften påvirker tidsforløbet er korrekte. Einstein foreslog, at tyngdekraften ville forkaste rumtiden (det udtryk, han gav til fire-dimensionelle rum, der indeholder retninger plus tid), og dette er blevet testet. Faktisk moderne atomure kan udvælge de øjeblikkelige forskelle i tidens gang hver efterfølgende tommer over jordens overflade, idet tiden går hurtigere, da virkningen af ​​jordens tyngdekraft svækkes.

Einstein forudsagte hastighed også ville påvirke tid i hvad han beskrev som tid dilation. For enhver observatør, der rejser tæt på lysets hastighed, kan en rejse, som en udestående har taget i tusindvis af år, have passeret inden for få sekunder. Tidsudvidelse betyder, at det er muligt at rejse hundredvis af år ind i fremtiden i løbet af få sekunder. Men ville det være muligt at komme tilbage igen?

Det er her, hvor mange forskere er opdelt. Strengt taget giver teoretiske egenskaber rumtid mulighed for dette, selvom enhver rejse tilbage i tiden skulle være et ormhul, der skulle oprettes eller findes. Et ormhul er en teoretisk forbindelse mellem to dele af rummet, hvor en rejsende kunne komme ind i den ene ende og blive et helt andet sted i den anden ende, det kan være en anden del af universet eller et andet tidspunkt.

Men kritikere af muligheden for tidsrejse peger på, at fordi rejsende fra fremtiden aldrig har besøgt os, betyder det sandsynligvis, at tidsrejser aldrig vil være mulige. De påpeger også, at enhver rejse tilbage i tid kan skabe paradokser (hvad ville der ske med dig, hvis du var tilstrækkelig nok til at gå tilbage i tiden og dræbe dine bedsteforældre).

Imidlertid tidsparadoxer eksisterer nu. Mange computernetværk er ikke synkroniseret, hvilket kan føre til fejl, tab af data eller paradokser som e-mails, der sendes, før de modtages. For at undgå enhver tidskrise er det vigtigt for alle computernetværk at være perfekt synkroniseret. Den bedste og mest præcise metode til at gøre dette er at brug en NTP-tidsserver at modtager tiden fra et atomur.

Fra satellitnavigation til NTP tidsserveratomklokker anvendes over hele verden.

Vi er alle vant til vores ure og kører et øjeblik eller to hurtigt eller langsomt. Det ulige minut påvirker dog ikke vores liv for meget, og vi kan komme forbi. For nogle teknologier og applikationer er der imidlertid brug for en langt større nøjagtighed. Atomiske ure er de mest præcise tidsholdende enheder på jorden. De blev opfundet over 50 år siden, da det blev opdaget, at oscillationer af bestemte atomer på bestemte energiniveauer aldrig ændrede og vibrerede ved en sådan højfrekvens (over 9 billioner gange hvert sekund for cæsium).

Moderne atomure er så nøjagtige, at de ikke mister så meget som et sekund i 100 millioner år, men hvem på jorden ville have brug for en sådan nøjagtighed? Atomiske ure udgør grundlaget for mange moderne applikationer og teknologier og har også hjulpet i vores forståelse af det fysiske univers.

Atomiske ure danner grundlaget for GPS satellitnavigationssystemet, som vi bruger i vores biler. Signalerne fra atomurene ombord på satellitterne er, hvad der bruges til at triangulere præcis positionering. Det kan kun ske på grund af tidssignalernes meget præcise karakter. Et sekunds unøjagtighed af a GPS-ur kunne se posere information ud af 100,000 km som lys kan rejse så langt i den tid.

Atomiske ure er også blevet anvendt som metode til testning af teorier af Einstein og andre. Ved at bruge atomur kan vi nøjagtigt måle tyngdekraften og den måde det påvirker tiden på. Moderne ure er så præcise, at forskere endog kan måle gravitationsforskellen (og derfor tid) ved hver efterfølgende tomme over jordens overflade. De kan også bruges til at måle langsomme bevægelige processer som kontinental drift eller de små ændringer i jordens rotation.

Andre applikationer, hvor nøjagtighed er afgørende, er også afhængig af atomur som flyvekontrol, hvor den præcise natur muliggør sikker overvågning af flytrafikken. Vejtrafiksystemer som trafiklys er i stigende grad bruger tidsservere koblet til atomur for at sikre perfekt synkronisering. Selv internettet er internettet afhængig af atomur, især når det bruges til tidsfølsomme transaktioner som bank, handel med aktier og aktier og endda online pladsbestilling. Uden nøjagtighed i tide ville det ikke være muligt at anvende programmer som dette, da der også kunne opstå fejl som f.eks. Dobbelt reserverede pladser, aktier solgt, før de blev købt.

Computer netværk synkronisere til atomur ved at bruge netværks tidsservere. Ofte bruger disse enheder protokol NTP og modtag atomuretiden fra enten GPS-systemet eller en radiotransmission. NTP-tidsservere overvåger og justerer alle ure på enheder på et computernetværk for at matche atomuretiden.

Måling af tidsforløbet har været en bekymring for mennesker siden civilisationens begyndelse. Bredt set indebærer målingstid at bruge en form for gentagen cyklus for at finde ud af, hvor meget tid der er gået. Traditionelt har denne gentagne cyklus været baseret på himlernes bevægelse, som en dag, der er en jordens revolution, en måned er en hel kredsløb af jorden ved månen og et år er jordens kredsløb.

Efterhånden som vores teknologi er kommet frem, har vi kunnet måle tiden i mindre og mindre trin fra solceller, der tillod os at tælle timer, mekaniske ure, der lader os overvåge minutterne. Elektroniske ure, der lades for første gang, registrerer nøjagtigt sekunder til strømmen alder af atomure, hvor tiden kan måles til nanosekunden.

Med fremskridt i kronologi, der har ført til teknologier som NTP ure, tidsservere, atomur, GPS-satellitter og moderne globale kommunikationer kommer med et andet overfald: hvornår starter en dag og hvornår slutter den.

De fleste mennesker antager, at en dag er 24 timer lang, og at den løber fra midnat til midnat. Atomklokker har imidlertid afsløret for os, at en dag ikke er 24 timer, og faktisk varierer længden af ​​en dag (og er faktisk stigende gradvist over tid).

Efter atomklokker blev udviklet, var der et opkald fra mange sektorer for at komme op på en global tidsplan. En der bruger ultra præcis karakter af atomur at måle sit forbigående men også en, der tager hensyn til jordens rotation. Hvis man undlader at tage højde for den variable længde af en dags længde, ville det betyde, at en statisk tidsskala ville ende med at rykke med dagen, der langsomt drev ind i natten.

For at kompensere for dette har verdens globale tidsskala, kaldet UTC (koordineret universeltid), tilføjet yderligere sekunder (spring sekunder) for at sikre, at der ikke er drift. UTC-tiden holdes sand ved en konstellation af atomklocker, og den anvendes af moderne teknologier som NTP-tidsserveren som sikrer, at computernetværk alle løber præcis samme præcise tid.

Efter succesen af ​​danske forskere, der arbejder sammen med NIST (National Institute for Standards and Time), som afslørede verdens mest præcise atomur tidligere i år; Tysk videnskabsmand er kommet ind i løbet for at opbygge verdens mest præcise timepiece.

Forskere ved Fysikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) i Tyskland bruger nye metoder til spektroskopi til at undersøge atom- og molekylære systemer og håber at udvikle et ur baseret på et enkelt aluminiumatom.

bro atomure bruges til satellitnavigering (GPS) som referencer til computernetværk NTP-servere og flyvekontrol har traditionelt været baseret på atom cæsium. Den næste generation af atomklukker, som den, der blev afsløret af NIST, der hævdes at være nøjagtige til inden for et sekund hvert 300 million år, bruger imidlertid atomerne fra andre materialer, såsom strontium, som forskere hævder, kan være potentielt mere præcise end cæsium .

Forskere ved PTB har valgt at bruge enkelte aluminiumatomer og tror på, at de er på vej til at udvikle det mest præcise ur nogensinde, og tror, ​​at der er stort potentiale for en sådan enhed til at hjælpe os med at forstå nogle af de mere komplicerede aspekter af fysikken.

Den nuværende afgrøde af atomur gør det muligt for teknologier som satellitnavigering, flyvekontrol og netværkssynkronisering ved hjælp af NTP-servere men det antages, at nøjagtigheden af ​​næste generation af atomure kan bruges til at afsløre nogle af de mere gådefulde kvaliteter af kvantvidenskab, såsom strengteori.

Forskere hævder, at de nye ure vil give en sådan nøjagtighed, at de selv vil kunne måle minutforskelle i tyngdekraften til inden for hver centimeter over havets overflade.

At tælle tiden kan virke som en simpel affære i disse dage med antallet af enheder, der viser tiden til os og med den utrolige nøjagtighed af enheder som atomure og netværk tidsservere det er ret nemt at se, hvordan kronologi er taget for givet.

Nanosekundens nøjagtighed, der styrer teknologier som GPS-systemet, flyvekontrol og NTP-server systemer (Network Time Protocol) er langt fra de første stykker, der blev opfundet og blev drevet af solens bevægelse over himlen.

Solopkald var faktisk de første rigtige ure, men de havde selvfølgelig deres ulemper - som f.eks. Ikke arbejder om natten eller i overskyet vejr, men at kunne fortælle tiden retfærdigt var en komplet innovation til civilisationen og hjulpet til mere strukturerede samfund.

Imidlertid vil det ikke være et pålideligt grundlag for at måle tid, som det blev opdaget ved opfindelsen af ​​det, at man stole på himmellegemer for at holde øje med tiden som vi har gjort i tusindvis af år. atomur.

Inden atomklocks tilvejebragte elektroniske ure det højeste niveau af nøjagtighed. Disse blev opfundet ved forrige århundrede og, mens de var mange gange mere pålidelige end mekaniske ure, drev de stadig og ville tabe et sekund eller to hver uge.

Elektroniske ure, der arbejdes med at bruge oscillationer (vibrationer under energi) af krystaller, såsom kvarts, men atomklynger bruger resonansen af ​​individuelle atomer som cæsium, hvilket er så højt antal vibrationer per sekund, det gør det utroligt præcise (moderne atomur Kør ikke med endnu et sekund hver 100 millioner år).

Når denne type tid for at præcisere nøjagtigheden blev opdaget, blev det tydeligt, at vores tradition for at bruge jordens rotation som et middel til at fortælle tid, var ikke så præcis som disse atomur. Takket være deres nøjagtighed blev det hurtigt opdaget, at Jordens rotation ikke var præcis og ville bremse og fremskynde (med små mængder) hver dag. For at kompensere for dette er verdens globale tidsskala UTC (Koordineret Universal Time) har yderligere sekunder lagt til det en eller to gange om året (Leap sekunder).

Atomiske ure udgør grundlaget for UTC, som bruges af tusinder af NTP-servere at synkronisere computernetværk til.

kronologi - studiet af tid - har givet videnskab og teknologi med nogle utrolige innovationer og muligheder. Fra atomure, NTP-servere og GPS-systemet har sand og præcis kronologi ændret verdens form.

Tiden og måden det regnes på har været en bekymring for menneskeheden siden de tidligste civilisationer. Tidlige kronologer brugt deres tid på at forsøge at etablere kalendere, men det viser sig at være mere kompliceret end først forestillet sig primært fordi jorden tager kvart om dagen mere end 365 dage for at bane solen.

Etableringen af ​​det rigtige antal springdage var en af ​​de første udfordringer, og det tog flere forsøg på kalendere, indtil den moderne gregoriske kalender blev vedtaget af kloden.

Når det kom til overvågningstid på et mindre niveau, blev der gjort store fremskridt af Galileo Galilei hvem ville have bygget det første pendulur, hvis kun hans død ikke havde afbrudt sine planer. Pendler blev endelig opfundet af Christiaan Huygens og gav det første ægte glimt af nøjagtigt overvågning af tiden hele dagen.

De næste trin i kronologi kunne ikke finde sted, før vi havde en bedre forståelse af tiden selv. Newton (Sir Isaac) havde de første ideer og havde begrebet tiden var absolut "og ville flyde" lige "for alle observatører. Dette ville have været en indlysende idé for Newton, da mange af os betragter tid som uændret, men det var Einstein i sin specielle relativitetsteori, der foreslog, at tiden faktisk ikke var konstant og ville afvige fra alle observatører.

Det var Einsteins ideer, der viste sig at være korrekte, og hans model af tid og rum banede vejen for mange af de moderne teknologier, vi tager for givet i dag som atomuret.

Men kronologien stopper ikke der, timekeepers søger konstant måder at øge nøjagtigheden med moderne atomure så præcist, at de ikke taber et sekund i millioner af år.

Der er også andre bemærkelsesværdige tal i den moderne verden af ​​kronologi også. Professor David Mills fra University of Delaware udtænkte en protokol i 1980'erne for at synkronisere computernetværk.

Hans Network Time Protocol (NTP) bruges nu i computersystemer og netværk over hele verden via NTP tid servere. En NTP-server sikrer, at computere på modsatte sider af kloden kan køre nøjagtig samme tid.

Det er en af ​​verdens mest ikoniske landemærker. Stående stolt over parlamentets huse, fejrer Big Ben sin 150th fødselsdag. Til trods for, at man levede i en atom af atomur og NTP tid servere, det er en af ​​de mest anvendte ure i verden med hundredtusinder af londonere, der stoler på sine klokkeslæt for at sætte deres ure på.

Big Ben er faktisk navnet på den vigtigste klokke inde i uret, der skaber kvartalet timetime, men klokken begyndte ikke at chimere, da uret først blev bygget. Uret begyndte at holde tid på 31 May 1859, mens klokken ikke slog for første gang til juli 11.

Nogle hævder, at tolv tons klokken blev opkaldt efter Sir Benjamin Hall Chief Commissar of Works, der arbejdede på uret projektet (og siges at være en mand med stor omkreds). Andre hævder, at klokken blev opkaldt efter heavyweight boxer Ben Caunt der kæmpede under moniker Big Ben.

Femtonens urmekanisme fungerer som et kæmpe armbåndsur og såres tre gange om ugen. Dens nøjagtighed, hvis du er indstillet ved at tilføje eller fjerne gamle pennier på pendulet, som er ret fjernt fra den nøjagtighed, som moderne atomure og NTP-server Systemer genererer næsten nanosekunder præcision.

Mens Big Ben er betroet af titusindvis af londonere for at give præcis tid, bliver det moderne atomur brugt af millioner af os hver dag uden at indse det. Atomiske ure er grundlaget for de GPS satellitnavigationssystemer, vi har i vores biler, de holder også internettet synkroniseret ved hjælp af NTP tidsserver (Network Time Protocol).

Ethvert computernetværk kan synkroniseres til et atomur ved hjælp af en dedikeret NTP-server. Disse enheder modtager tiden fra et atomur, enten via GPS-systemet eller specialradio-transmissionen.

Kernevåben, computere, GPS, atomure og carbon dating - der er meget mere atomer end du tror.

Siden begyndelsen af ​​det tyvende århundrede har menneskeheden været besat af atomer og minutier i vores univers. Meget af første del af det sidste århundrede blev menneskeheden besat med at udnytte atomets skjulte kraft, afsløret for os af Albert Einsteins arbejde og færdiggjort af Robert Oppenheimer.

Der har imidlertid været meget mere til vores udforskning af atomen end blot våben. Undersøgelsen af ​​atomerne (kvantemekanik) har været kernen i de fleste af vores moderne teknologier som computere og internettet. Det er også i forkanten af ​​kronologi - måling af tid.

Atomet spiller en nøglerolle i både timekeeping og tidsprognose. Atomuret, som anvendes over hele verden ved brug af computernetværk NTP-servere og andre tekniske systemer som flyvekontrol og satellitnavigation.

Atomiske ure arbejde ved at overvåge de ekstremt høje frekvensoscillationer af individuelle atomer (traditionelt cæsium), der aldrig ændres ved bestemte energitilstande. Da cæsiumatomer resonerer over en 9 milliarder gange hvert sekund og aldrig ændrer det sin frekvens gør det m meget præcist (taber mindre end et sekund hver 100 millioner år)

Men atomer kan også bruges til at træne ud, ikke bare præcis og præcis tid, men de kan også bruges til at fastslå objekternes alder. Carbon dating er navnet på denne metode, der måler det naturlige henfald af carbonatomer. Alle os er primært lavet af kulstof og ligesom andre elementer carbon "henfald" over tid, hvor atomerne mister energi ved at udstråle ioniserende partikler og stråling.

I nogle atomer som uran sker dette meget hurtigt, men andre atomer som jern er meget stabile og forfalder meget, meget langsomt. Carbon, mens det falder hurtigere end jern, er stadig langsomt til at tabe energi, men energitabet er nøjagtigt over tid, så ved at analysere carbonatomer og måle deres styrke, kan det helt nøjagtigt bestemmes, når carbonet oprindeligt dannede sig.