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.

Følgende seneste medierapporter På grund af manglende investering i USAs globale navigationssatellitsystem - GPS (Global Positioning System) og det potentielle svigt af navigationsmodtagere i de senere år, vil tidssynkroniseringsspecialister Galleon Systems gerne sikre alle deres kunder, at enhver fejl i GPS'en netværk vil ikke påvirke nuværende GPS NTP-tidsservere.

Nylige medierapporter efter en undersøgelse foretaget af den amerikanske regeringens ansvarskontor (GAO), der konkluderede dårlig forvaltning og manglende investering betød, at nogle af de nuværende 31 operationssatellitter måske falder til under 24 til tider i 2011 og 2012, hvilket ville hæmme dens nøjagtighed.

Imidlertid Storbritanniens Nationale Fysiske Laboratorium er overbeviste om, at eventuelle potentielle problemer med GPS-navigationsfaciliteterne ikke vil påvirke timingsoplysninger, der udnyttes af GPS NTP-servere.

En talsmand for Det Forenede Kongeriges Nationale Fysiske Laboratorium bekræftede, at timing oplysninger ikke bør påvirkes af eventuel fremtidig satellitfejl.

"Det antages at være en 20% risiko, at i 2011-2012 kan antallet af satellitter i GPS-konstellationen til tider falde under 24.

"Hvis det skulle ske, kunne der i nogle perioder være en lille reduktion i GPS-modtagerens positionsnøjagtighed, og de kan især tage længere tid at erhverve en løsning på nogle steder, når de først er tændt. Men selv da ville effekten være en forringelse af ydeevne, snarere end fuldstændig manglende drift.

"En GPS timing modtager er usandsynligt, at det vil blive påvirket betydeligt, da en gang det har fastslået sin position, når den er tændt, viser hver satellit det giver nyttige informationer om timing. En lille reduktion i antallet af satellitter i betragtning bør ikke nedbryde dets ydeevne meget. "

tidssynkronisering på computernetværk udføres ofte af NTP-server. NTP tid servere genererer ikke selv timingoplysninger, men er kun metoder til at kommunikere med et atomur.

Præcisionen af ​​et atomur er bredt omtalt. Mange af dem kan bevare tiden til nanosekundens præcision (milliarderder af et sekund), hvilket betyder, at de ikke vil køre ud over et sekund i nøjagtighed i hundredvis af millioner af år.

Det, der er mindre forstået og talte om, er, hvorfor vi skal have sådanne præcise ure, efter alle de traditionelle metoder til at holde tid som mekaniske ure, elektroniske ure og bruge jordens rotation for at holde styr på dagene har vist sig pålidelige i tusindvis af år.

Udviklingen af ​​digital teknologi i de senere år har imidlertid næsten udelukkende været afhængig af ultrahøj præcision af et atomur. Et af de mest anvendte applikationer til atomur er i kommunikationsbranchen.

I flere år overføres nu telefonopkald i de fleste industrialiserede lande digitalt. Imidlertid er de fleste telefonledninger simpelthen kobberkabler (selvom mange telefonfirmaer nu investerer i fiberoptik), der kun kan sende en pakke af oplysninger ad gangen. Men telefonkabler skal bære mange samtaler på samme ledninger på samme tid.

Dette opnås ved computere i udvekslingerne, der skifter fra en samtale til en anden tusind gange hvert sekund, og alt dette skal styres af nano-anden præcision, da opkaldene bliver ude af trit og bliver jumbled - dermed behovet for. Atomiske ure; mobiltelefoner, digitalt tv og internet kommunikation bruger lignende teknologi.

Nøjagtigheden af ​​atomur er også grundlaget for satellitnavigation som GPS (global positioneringssystem). GPS-satellitter indeholder et ombord atomur, der genererer og transmitterer et tidssignal. En GPS-modtager modtager fire af disse signaler og bruger timing informationen til at finde ud af, hvor længe transmissionerne tog for at nå det og dermed modtagerens position på Jorden.

Nuværende GPS-systemer er nøjagtige til nogle få meter, men for at give en indikation af, hvor vigtig præcision er, et sekunders drift af a GPS-ur kunne se GPS-modtageren være unøjagtig ved over 100 tusind miles (på grund af de store afstande lys og derfor transmissioner tager i et sekund).

Mange af disse teknologier, der er afhængige af atomure, anvender NTP-servere som den foretrukne måde at kommunikere med atomure på NTP tidsserver en af ​​de mest afgørende dele af udstyr i kommunikationsbranchen.

Der er et utal af hardware og software metoder til beskyttelse af computere. Anti-virus software, firewalls, spyware og routere for at nævne nogle få men måske de vigtigste værktøjer til at holde et netværk sikkert er ofte det mest oversete.

En af grundene til dette er, at netværks tidsserverne ofte kaldes NTP tidsserver (efter protokollen Network Time Protocol) primære opgave er tidssynkronisering og ikke sikkerhed.

Det NTP-serverprimære opgave er at hente et tidssignal fra en UTC-kilde (Koordineret Universal Time), hvorefter den distribuerer den blandt netværket, kontrollerer uret på hver systemenhed og sikrer, at den kører i synkronisering med UTC.

Her er hvor mange netværksadministratorer falder ned. De ved, at tidssynkronisering er afgørende for computerens sikkerhed. Uden det kan fejl ikke logges (eller endda ses) netværksangreb kan ikke modvirkes, data kan gå tabt, og hvis en ondsindet bruger kommer ind i systemet, er det næsten umuligt at opdage, hvad de var ude af uden alle maskiner på et netværk svarende til samme tid.

Imidlertid NTP-server er, hvor mange netværksadministratorer tror, ​​at de kan spare lidt penge. 'Hvorfor bekymre sig?' "De siger," når du kan logge på en Internet NTP-server gratis.'

Nå, som det gamle ordsprog siger, er der ikke noget som en gratis frokost, eller som det går til en gratis kilde til UTC-tid. Brug af internetudbydere kan være gratis, men det er her, hvor mange computernetværk forlader sig for misbrug.

At udnytte en internetkilde som f.eks. Microsofts, NIST eller en af ​​dem på NTP pool projekt kan være gratis, men de er også uden for en firewall, og det er her, hvor mange netværksadministratorer kommer ned.

Verdens teknologier har udviklet sig dramatisk i løbet af de sidste par årtier med innovationer, som kan lide internettet og satellitnavigering, som har ændret den måde, vi lever vores liv på.

Atomiske ure spille en nøglerolle i disse teknologier deres tidssignaler er det, der bruges af GPS-modtagere til at plotte placering og mange applikationer og transaktioner på tværs af internettet, hvis det ikke var for meget præcis synkronisering.

Faktisk er der udviklet en global tidsplan, der er baseret på den tid, som atomklockerne fortæller. UTC (Koordineret Universal Time) sikrer, at computernetværk over hele kloden kan synkroniseres til nøjagtig samme tid.

Synkronisering af computere og netværk til atomure er relativt lige frem, takket være delvist NTP (Network Time Protocol), en version deraf er inkluderet i de fleste operativsystemer og er også takket være antallet af offentlige NTP-servere der findes på internettet.

At synkronisere en Windows-pc til et atomur gøres ved at simpelthen dobbeltklikke uret på proceslinjen og derefter konfigurere fanen Internet Time til en relevant NTP-server. En liste over offentlige NTP servere kan findes på NTP pool internet side.

Når du konfigurerer netværk til UTC, er en offentlig NTP-server imidlertid ikke egnet, da der er sikkerhedsspørgsmål om valg af en tidskilde uden for firewallen. Offentlige servere er også kendt som stratum 2-servere, hvilket betyder at de modtager tiden fra en anden enhed, der får den fra et atomur. Denne indirekte metode betyder, at der ofte er et kompromis i nøjagtighed, og hvis internetforbindelsen går ned eller tidsserverens websted, vil netværket snart gå væk fra UTC.

En langt mere sikker og stabil metode er at investere i en dedikeret NTP tidsserver. Disse enheder modtager et tidssignal direkte fra et atomur, enten produceret af et nationalt fysiklaboratorium som NIST or NPL via langbølge-radio eller fra GPS-satellitter.

En enkelt dedikeret NTP-server vil give en stabil, pålidelig og meget præcis kilde til UTC og tillade netværk af hundredvis og endda tusindvis af enheder synkroniseret til NTP.