Från armbandsur till atomklockor och NTP-tidsservrar, förståelse av tid har blivit avgörande för många moderna teknologier som satellitnavigering och global kommunikation.

Från tidens utvidgning till tyngdkraftseffekter i tid har tiden många konstiga och underbara fasetter som forskare bara börjar förstå och utnyttja. Här är några intressanta, konstiga och ovanliga fakta om tiden:

• Tiden är inte skild från rymden, men tiden förklarar vad Einstein kallade fyra dimensionell rymdtid. Rymdtid kan förvrängas av tyngdkraften, vilket innebär att tiden saktar ner desto större gravitationspåverkan. Tack vare atomur, tiden på jorden kan mätas vid varje efterföljande tum ovanför jordens yta. Det betyder att varje kropps fötter är yngre än huvudet när tiden går långsammare, desto lägre är marken du får.

• Tid påverkas också av hastighet. Den enda konstanten i universum är ljusets hastighet (i vakuum) som alltid är densamma. På grund av Einstins berömda relativitetsteorier som helst som reser nära ljusets hastighet skulle en resa till en observatör som hade tagit tusentals år gått inom några sekunder. Detta kallas tidsutvidgning.

• Det finns inget i modern fysik som förbjuder tidsresor både framåt och bakåt i tiden.

• Det finns 86400 sekunder på en dag, 600,000 på en vecka, mer än 2.6 miljoner i en månad och mer än 31 miljoner på ett år. Om du bor för att vara 70 år gammal så har du levt genom 5.5 miljarder sekunder.

• En nanosekund är en miljard sekund eller ungefär den tid det tar för lätt att resa runt 1-foten (30 cm).

• En dag är aldrig 24 timmar lång. Jordens rotation snabbar uppåt, vilket innebär att den globala tidsskala UTC (koordinerad universell tid) måste ha språng sekunder som läggs en eller två gånger per år. Dessa språng sekunder redovisas automatiskt i någon klocksynkronisering som använder NTP (Network Time Protocol) som a dedikerad NTP tidsserver.

Atomklockor, så många vet att de är mycket exakta enheter men atomuret är ett av de viktigaste uppfinningarna av de senaste 50-åren och har lett till många teknologier och applikationer som har revolutionerat våra liv helt och hållet.

Du kanske tänker på hur en klocka kan vara så viktig oavsett hur exakt det är, men när du betraktar den precisionen, så a modern atomur förlorar inte en sekund i tid i tiotals miljoner år jämfört med de näst bästa chronometrarna - elektroniska klockor - som kan förlora en sekund om dagen du kommer att inse hur exakt de är.

Faktum är att atomklockor har varit avgörande för att identifiera de mindre nyanserna i vår värld och universum. Vi har till exempel i årtusenden antagit att en dag är 24 timmar lång, men faktiskt tack vare atomurtekniken vet vi nu att längden på varje dag skiljer sig något och i allmänhet sjunker jordens rotation.

Atomklockor har också använts för att noggrant mäta jordens gravitation och har även bevisat Einsteins teorier om hur gravitationen kan sakta tiden genom att noggrant mäta skillnaden i tidsförloppet vid varje efterföljande tum ovanför jordens yta. Detta har varit avgörande när det gäller att placera satelliter i omlopp, eftersom tiden går fortare så högt över jorden som den gör på marken.

Atomklockor utgör också grunden för många av de teknologier som vi använder i våra dagliga liv. Satellitnavigeringsenheter är beroende av atomur i GPS-satelliter. Inte bara måste de ta hänsyn till skillnaderna i tiden ovanför omloppet, men det som satellitnavigatörer använder tiden som sänds från satelliterna till triangulera positioner, skulle en sekunds felaktighet se navigationsinformationen felaktigt av tusentals miles (som ljusresor nästan 180,000 miles varje sekund).

Atomklockor är också grunden för världens globala tidsskala - UTC (Coordinated Universal Time), som används av datanät över hela världen. Tidssynkronisering till en atomur och UTC är relativt rakt framåt med a NTP tidsserver. Dessa använder tidssignalen från GPS-systemet eller speciella sändningar som sänds från storskaliga fysiklaboratorier och sedan distribuera den över internet med tidsprotokollet NTP.

Utforska möjligheterna till tidsresor inklusive: tid paradoxer, maskhål, xnumx dimesnsional rymd, atomur och NTP-servrar

Tidsresor har alltid varit ett mycket älskat koncept för science fiction-författare. Från HG Wells Time Machine för att återvända till framtiden, har resande framåt eller bakåt i tiden fängslat publiken i århundraden. Men tack vare arbetet med moderna tänkare som Einstein verkar det som om tidsresor är mycket en möjlighet för vetenskapsfakta som det är fiktion.

Tidsresor är inte bara möjligt men vi gör det hela tiden. Varje sekund som passerar är en sekund längre in i framtiden så vi reser alla framåt i tiden. Men vi tror att om vi reser oss föreställer vi en maskin som transporterar individer hundratals eller tusentals år in i framtiden eller förflutet så är det möjligt.

Tja, tack vare Einsteins teorier om allmän och speciell relativitet är det säkert möjligt att använda rack. Vi vet tack vare utveckling av atomur att Einsteins teorier om hastighet och tyngdkraft påverkar tidens gång är korrekta. Einstein föreslog att tyngdkraften skulle förskjuta rymdtid (termen han gav till fyra dimensionella rymden som inkluderar riktningar plus tid) och detta har testats. Faktiskt moderna atomur kan plocka ut de minsta skillnaderna i tidens gång varje efterföljande tum ovanför jordens yta som tiden snabbare upp som effekten av jordens tyngdkraft försämras.

Einstein förutsagda hastighet skulle också påverka tiden i vad han beskrev som tidsfördjupning. För någon observatör som reser nära ljusets hastighet kan en resa som en utomstående har tagit tusentals år gått inom några sekunder. Time dilation innebär att det är möjligt att resa hundratals år in i framtiden inom några sekunder. Men skulle det vara möjligt att komma tillbaka igen?

Det är här många forskare delas upp. Strängt taget teoretiska egenskaper av rymdtid tillåter detta, men för någon resa tillbaka i tiden skulle ett maskhål behöva skapas eller hittas. Ett maskhål är en teoretisk länk mellan två delar av rymden där en resenär kunde komma in i ena änden och dyka upp någonstans helt annorlunda i andra änden kan detta vara en annan del av universum eller en annan punkt i tiden.

Kritikerna av möjligheten till tidsresor påpekar dock att för att resenärer från framtiden aldrig har besökt oss, betyder det troligen att resan aldrig kommer att bli möjlig. De pekar också på att alla som reser bakåt i tid skulle kunna skapa paradoxer (vad skulle hända om du var tillräckligt medel att gå tillbaka i tiden och döda din morföräldrar).

Emellertid tids paradoxer existerar nu. Många datanätverk synkroniseras inte, vilket kan leda till fel, förlust av data eller paradoxer som att e-postmeddelanden skickas innan de mottas. För att undvika någon kris är det viktigt att alla datanätverk är helt synkroniserade. Den bästa och mest exakta metoden att göra detta är att använd en NTP-tidsserver den där tar emot tiden från en atomur.

Från satellitnavigering till NTP tidsserveratomklockor används över hela världen.

Vi är alla vana vid att våra klockor kör en minut eller två snabbt eller långsamt. Men den udda minuten påverkar inte våra liv för mycket och vi kan komma vidare. För vissa tekniker och applikationer behövs emellertid en mycket större noggrannhet. Atomklockor är de mest exakta tidsbegränsande anordningarna på jorden. De uppfanns över femtio år sedan när det upptäcktes att oscillationerna hos vissa atomer vid vissa energinivåer aldrig förändrades och vibrerades vid en så hög frekvens (över 9 biljoner gånger per sekund för cesium).

Moderna atomur är så exakta att de inte kommer att förlora så mycket som en sekund i 100 miljoner år men vem på jorden skulle behöva en sådan noggrannhet? Atomklockor utgör grunden för många moderna applikationer och teknologier och har också hjälpt till att förstå det fysiska universum.

Atomklockor utgör grunden för GPS-satellitnavigeringssystemet som vi använder i våra bilar. Signalerna från atomklockorna ombord på satelliterna är det som används för att triangulera korrekt positionering. Det kan bara göras på grund av tidssignalernas mycket exakta natur. En sekunds felaktighet av a GPS-klocka kunde se att lägga ut information ut med 100,000 km eftersom ljuset kan resa så långt under den tiden.

Atomklockor har också använts som ett sätt att testa teorier av Einstein och andra. Med hjälp av atomur kan vi noggrant mäta tyngdkraften och hur det påverkar tiden. Moderna klockor är så exakta att forskare även kan mäta skillnaden i tyngdkraften (och därmed tiden) vid varje efterföljande tum ovanför jordens yta. De kan också användas för att mäta långsamma processer som kontinental drift eller de små förändringarna i jordens rotation.

Andra tillämpningar där noggrannhet är avgörande är också beroende av atomklockor som flygkontroll där den exakta naturen möjliggör säker övervakning av flygtrafiken. Vägtrafiksystem som trafikljus blir alltmer med hjälp av tidsservrar ansluten till atomur för att säkerställa perfekt synkronisering. Till och med internet beror Internet på atomklockor, speciellt när det används för tidskänsliga transaktioner som bank, handel med aktier och aktier och till och med online-sätesreservering. Utan noggrannhet i tid skulle det inte vara möjligt att använda sådana applikationer, eftersom det också kunde uppstå fel som dubbla bokade platser, sålda aktier innan de köptes.

Dator nätverk synkronisera till atomur genom att använda nätverks tidsservrar. Ofta använder dessa enheter protokoll NTP och få atomur tiden från antingen GPS-systemet eller en radioöverföring. NTP-tidsservrar övervakar och justerar alla klockor på enheter i ett datornätverk för att matcha klockan.

Att mäta tidens gång har varit en uppmärksamhet hos människor sedan civilisationen började. I stor utsträckning innebär mätningstid att man använder någon form av repetitiv cykel för att se hur mycket tid som passerat. Traditionellt har denna repetitiva cykel varit baserad på himlens rörelse, som en dag som är en jordens revolution, en månad som en hel jordbana av månen och ett år som jordens kretslopp.

När vår teknik har utvecklats har vi kunnat mäta tiden i mindre och mindre steg från solvaror som gjorde det möjligt för oss att räkna timmarna, mekaniska klockor som lät oss övervaka minuterna. Elektroniska klockor som låter är för första gången noggrant inspelade sekunder till strömmen ålder av atomklockor där tiden kan mätas till nanosekunden.

Med framsteg i kronologi som har lett till tekniker som NTP klockor, tidsservrar, atomklockor, GPS-satelliter och modern global kommunikation, kommer med ett annat conundrum: när börjar en dag och när slutar den.

De flesta antar att en dag är 24 timmar lång och att den går från midnatt till midnatt. Klockor har dock visat för oss att en dag inte är 24 timmar och faktiskt varierar längden på en dag (och ökar faktiskt gradvis över tiden).

Efter att atomklockor hade utvecklats fanns det ett samtal från många sektorer för att komma fram till en global tidsplan. En som använder ultra exakt natur atomklockor att mäta dess passering men också en som tar hänsyn till jordens rotation. Att inte ta hänsyn till den dagliga längdens variabla karaktär skulle innebära att någon statisk tidsskala slutligen skulle drifta med dag sakta drivande till natt.

För att kompensera för detta har världens globala tidsskala, kallad UTC (koordinerad universell tid), tillsatts ytterligare sekunder (språng sekunder) för att säkerställa att det inte finns någon drift. UTC-tiden hålls sant av en konstellation av atomklockor och den utnyttjas av moderna tekniker som NTP-tidsservern vilket säkerställer datanätverk alla kör exakt samma exakta tid.

Efter framgången av danska forskare som arbetar i samband med NIST (National Institute for Standards and Time), som avslöjade världens mest exakta atomur tidigare i år; Tyska forskare har gått in i tävlingen för att bygga världens mest exakta tidpunkt.

Forskare vid Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) i Tyskland använder sig av nya metoder för spektroskopi för att undersöka atom- och molekylära system och hoppas kunna utveckla en klocka baserad kring en enda aluminiumatom.

bro atomur används för satellitnavigering (GPS), som referenser för datornätverk NTP-servrar och flygkontroll har traditionellt varit baserad på atomen cesium. Den nästa generationen av atomklockor, som den som avslöjades av NIST, som påstås vara exakt inom en sekund varje 300 miljoner år, använder emellertid atomerna från andra material, såsom strontium, som forskare hävdar kan vara potentiellt mer exakta än cesium .

Forskare vid PTB har valt att använda enskilda aluminiumatomer och tror att de är på väg att utveckla den mest exakta klockan någonsin och tro att det finns stor potential för en sådan enhet för att hjälpa oss att förstå några av de mer komplicerade aspekterna av fysiken.

Den nuvarande växtklockan tillåter tekniker som satellitnavigering, flygkontroll och nätverkssynkronisering med hjälp av NTP-servrar men man tror att ökad noggrannhet för nästa generation atomklockor kan användas för att avslöja några av de mer gåtfulla kvaliteterna av kvantvetenskap som strängteori.

Forskare hävdar att de nya klockorna kommer att ge sådan noggrannhet att de även kommer att kunna mäta minutskillnaderna i tyngdkraften till inom varje centimeter över havsnivån.

Att beräkna tiden kan verka som en enkel affär i dessa dagar med antalet enheter som visar tiden för oss och med den otroliga noggrannheten hos enheter som atomur och nätverk tidsservrar det är ganska lätt att se hur kronologin har tagits för givet.

Nanosekundens noggrannhet som styr tekniker som GPS-systemet, flygkontrollen och NTP-server system (Network Time Protocol) är långt ifrån de första bitarna som uppfanns och drivs av solens rörelse över himlen.

Solklockor var verkligen de första riktiga klockorna, men de hade uppenbarligen sina nackdelar - som till exempel inte på natten eller i grumligt väder. Att kunna berätta tiden var dock ganska korrekt en fullständig innovation för civilisationen och hjälpt till mer strukturerade samhällen.

Att förlita sig på himmelska kroppar att hålla reda på tiden som vi har gjort i tusentals år skulle emellertid inte visa sig vara en pålitlig grund för att mäta tiden som upptäcktes av uppfinningen av atomklocka.

Före atomklockor gav elektroniska klockor den högsta nivån av noggrannhet. Dessa uppfanns vid slutet av förra seklet och medan de var många gånger mer tillförlitliga än mekaniska klockor drev de fortfarande och skulle förlora en sekund eller två varje vecka.

Elektroniska klockor som arbetat med att använda oscillationerna (kristallens vibrationer), såsom kvarts, använder atomklockor med resonansen hos enskilda atomer som cesium, vilket är så höga vibrationer per sekund som det gör otroligt noggranna (moderna atomur kör inte med en sekund varje 100 miljoner år).

När denna typ av tid berättade för noggrannhet upptäcktes blev det tydligt att vår tradition att använda jordens rotation som ett sätt att berätta för tiden inte var lika exakt som dessa atomur. Tack vare deras noggrannhet upptäcktes snart att jordens rotation inte var exakt och skulle sakta och påskynda (med små mängder) varje dag. För att kompensera för detta är världens globala tidsskala UTC (Koordinerad universell tid) har ytterligare sekunder tillagt det en eller två gånger om året (Leap sekunder).

Atomklockor utgör basen för UTC som används av tusentals NTP-servrar att synkronisera datornät till.

Kronologi - Studiet av tid - har gett vetenskap och teknik med några otroliga innovationer och möjligheter. Från atomur, NTP-servrar och GPS-systemet har sann och exakt kronologi förändrat världens form.

Tid och hur det räknas har varit en uppmärksamhet för mänskligheten sedan de tidigaste civilisationerna. Tidiga kronologer spenderade sin tid på att försöka upprätta kalendrar, men det visar sig vara mer komplicerat än först trodde främst för att jorden tar kvart om dagen mer än 365-dagar för att bana solen.

Att fastställa rätt antal språngdagar var en av de första utmaningarna och det tog flera försök till kalendrar tills den moderna gregorianska kalendern blev antagen av jordklotet.

När det gäller övervakningstid på en mindre nivå gjordes stora framsteg av Galileo Galilei vem skulle ha byggt den första pendulklockan om bara hans död inte hade avbrutit sina planer. Pendlar uppfanns slutligen av Christiaan Huygens och gav den första sanna glansen att noggrant övervaka tiden hela dagen.

Nästa steg i kronologin kunde dock inte ske om vi hade en bättre förståelse av tiden själv. newton (Sir Isaac) hade de första idéerna och hade begreppstiden absolut "och skulle flöda" lika "för alla observatörer. Detta skulle ha varit en uppenbar idé för Newton, eftersom många av oss betraktar tiden som oföränderlig men det var Einstein i sin speciella relativitetsteori som föreslog att tiden faktiskt inte var konstant och skulle skilja sig från alla observatörer.

Det var Einsteins idéer som visade sig vara korrekta och hans tid och rymdmodell banade vägen för många av de moderna teknologier som vi tar för givet idag som atomur.

Men kronologin slutar inte där, timekeepers söker ständigt efter sätt att öka noggrannheten med moderna atomklockor så exakt att de inte skulle förlora en sekund i miljoner år.

Det finns också andra anmärkningsvärda siffror i den kronologiska moderna världen. Professor David Mills från University of Delaware utarbetade ett protokoll i 1980 för att synkronisera datornätverk.

Hans nätverkstidsprotokoll (NTP) används nu i datorsystem och nätverk över hela världen via NTP-tidsservrar. En NTP-server säkerställer datorer på motsatta sidor av världen kan köra exakt samma gång.

Det är en av världens mest ikoniska landmärken. Stående stolt över parlamenten, firar Big Ben sin 150th födelsedag. Ändå trots att de levde i en ålder av atomur och NTP-tidsservrar, det är en av de mest använda timepiecesna i världen med hundratusentals londoners som litar på sina chimes att sätta sina klockor på.

Big Ben är faktiskt namnet på den viktigaste klockan i klockan som skapar kvartalet timmespel, men klockan började inte chimera när klockan först byggdes. Klockan började hålla tid på 31 May 1859, medan klockan inte slog för första gången till juli 11.

Vissa hävdar att den tolvtoniga klockan namngavs Sir Benjamin Hall Verkställande kommissionsledamoten som arbetade på klockprojektet (och sägs vara en man med stor girthet). Andra hävdar att klockan namngavs efter heavyweight boxer Ben Caunt som kämpade under moniker Big Ben.

5-timmars klockmekanism fungerar som en jätte armbandsur och såras tre gånger i veckan. Dess noggrannhet om den är inställd genom att lägga till eller ta bort gamla pennor på pendeln som är ganska långt bort från noggrannheten som moderna klockor och NTP-server system genererar med nära nanosekund precision.

Medan Big Ben är betrodd av tiotusentals londoners för att ge exakt tid, används den moderna klockan av miljontals oss varje dag utan att förstå det. Atomklockor är grunden för de GPS-satellitnavigationssystem som vi har i våra bilar, de håller också internetet synkroniserat med hjälp av NTP tidsserver (Network Time Protocol).

Några datanätverk kan synkroniseras till en atomur genom att använda en dedikerad NTP-server. Dessa enheter tar emot tiden från en atomur, antingen via GPS-systemet eller specialradioöverföringar.

Kärnvapen, datorer, GPS, atomur och koldatering - det finns mycket mer atomer än du tror.

Sedan början av 1900-talet har mänskligheten varit besatt av atomer och minutier i vårt universum. Mycket av första delen av förra seklet blev mänskligheten besatt av att utnyttja atomens dolda makt, avslöjad för oss av Albert Einsteins arbete och slutförd av Robert Oppenheimer.

Det har emellertid varit mycket mer för vår utforskning av atomen än bara vapen. Studier av atomer (kvantmekanik) har varit utgångspunkten för de flesta av våra moderna teknologier som datorer och Internet. Det ligger också i framkanten av kronologin - tidens mätning.

Atomen spelar en nyckelroll i både tidsåtgång och tidsprognos. Atomklockan, som används över hela världen av datanätverk som använder NTP-servrar och andra tekniska system som flygkontroll och satellitnavigering.

Atomur arbeta genom att övervaka de extremt högfrekventa svängningarna hos enskilda atomer (traditionellt cesium) som aldrig förändras vid vissa energitillstånd. Eftersom cesiumatomer resonerar över en 9 miljarder gånger varje sekund och ändrar aldrig den sin frekvens gör den m mycket exakt (förlorar mindre än en sekund varje 100 miljoner år)

Men atomer kan också användas för att träna inte bara exakt och exakt tid, men de kan också användas för att fastställa åldern för objekt. Carbon dating är namnet på denna metod som mäter det naturliga förfallet av kolatomer. Vi alla består främst av koldioxid och som andra ämnen koldioxid "sönderfall" över tiden där atomerna förlorar energi genom att avge joniserande partiklar och strålning.

I vissa atomer som uran händer detta mycket snabbt, men andra atomer som järn är mycket stabila och sönderfall mycket, mycket långsamt. Kol, medan det försvinner snabbare än järn är fortfarande långsamt för att förlora energi men energiförlusten är exakt över tiden, så genom att analysera kolatomer och mäta styrkan kan det noggrant fastställas när kolet ursprungligen bildades.