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时间如何工作?

时间,时空,与时钟和宇宙背景的例证。
时间是我们周围的,这是一种保持世界和宇宙滴答的常量。 (图片信用:Shutterstock)

考虑到时间,很容易在主题的复杂性中快速丢失。时间是我们周围的 - 它是永远存在的,是我们如何在地球上创作生活的基础。这是保持世界的常量 太阳系 甚至是宇宙滴答作响。 

文明已经上升和堕落,星星出生并熄灭,以及我们在宇宙和地球上跟踪每一项活动的方法一直在将它们与定期流逝的定期进行比较。但它真的是一个不变吗?是时间真的像一个从一秒钟到下一个的运动真的很简单吗? 

大约138亿年前,宇宙诞生了,从那时起,已经飞到了现在的一天,监督了Galaxies的创造 扩大空间。但是,在比较时间的时候,它令人生畏意识到它实际上有多少些人。 

地球 可能是45亿岁,但现代 人类 居住在这个星球约有300,000年 - 宇宙的年龄率仅为0.002%。感觉小而微不足道?它变得更糟。我们在地球上遇到了这么少的时间,以天文术语在天文中我们完全可以忽略不计。  

在17世纪,物理学家 艾萨克·牛顿 看到时间从弓箭射出的箭头,以直接,直线行进,永不偏离其路径。到牛顿,地球上的一秒钟与火星,木星或深空中相同的时间相同。他认为无法检测到绝对运动,这意味着宇宙中的任何内容都没有恒定的速度,甚至是光线。通过应用这种理论,他能够假设如果光速可能会有所不同,那么时间必须是恒定的。时间必须从一秒钟到下一个勾选,在任何两秒之间的长度之间没有区别。这是一个很容易思考的东西。每天大约24小时;你没有26个和23小时的一天。 

这个怎么运作

它是如何工作的

(图片信用:未来)

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这个怎么运作 是行动包装的杂志,它突破了关于科学和技术最新进步的令人兴奋的信息,以您需要了解的一切 - 以及宇宙 - 工作。

但是,在1905年, 艾尔伯特爱因斯坦 断言,光速不会变化,而是它是一个恒定的,每秒大约186,282英里(每秒299,792公里)。他假设时间更像是河流,消退和流动,取决于重力和时空的影响。时间会加速,慢慢向下慢,宇宙的身体有不同的肿块和速度,因此地球上的一秒钟与宇宙中的各处都不相同。 

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这提出了一个问题。如果光速真的是一个常数,那么必须有一些变量在宇宙上的大距离变化。随着宇宙的扩张和行星和星系在略微上移动,必须给予这些小波动。这个变量必须是时间。

它最终是爱因斯坦的理论,这不仅被认为是真理,而且证明是完全准确的。 1971年10月,两名名叫J.C. Hafele和Richard Keating的物理学家旨在证明其有效性。为此,他们在世界各地的飞机上飞行了四个铯原子钟,向东和向西。 

根据爱因斯坦的理论,与地面原子钟相比 - 在美国海军天文台的美国海军天文台,DC - Hafele和Keating的空中时钟将在东方旅行后大约40纳秒慢,旅行后大约275纳秒更快。西方,由于地球对飞机速度的引力效应,根据他们的1972年期刊研究 科学。令人难以置信的是,当世界海军天文台相比,时钟在世界各地旅行和西部旅行时,时钟确实在世界各地旅行和西部的速度较快速度。事实证明,爱因斯坦是正确的,特别是他的时间扩张理论,而那段时间确实在整个宇宙中波动。

在延长期间会发生什么?

特殊相对论的理论在时间方面意味着什么?首先要查看我们对特殊关系的解释,真正获得时间扩张的掌握。

然而,牛顿和爱因斯坦确实同意一件事 - 那时候向前发展。到目前为止,宇宙中没有任何证据表明能够躲闪的时间,并随时向前移动。一切都最终及时向前移动,如果接近光速,就会以常规的步伐或略微扭曲。但为什么时间刻度向前?科学家不确定,但他们有几个理论来解释时间的一轨“思维”。其中一个带来了热力学的定律,具体地 第二种法律。这使得宇宙中的一切都希望从低到高 ,或从均匀性紊乱,从简单起见 大爆炸 并在现今迁移到几乎随意安排星系及其居民。这被称为“时间箭头”或有时“时间的箭头”,可能是1928年的英国天文学家亚瑟·埃丁顿的“时间”,分析哲学家Huw价格在 Séminaire Poincaré in 2006. 

埃丁顿建议时间没有对称:“如果我们跟随箭头时,我们发现世界上的越来越多的随机元素,然后箭头指向未来;如果随机元素减少,箭头点走向过去,“他写道”物理世界的性质“例如,在1928年。例如,如果你要在几乎均匀地观察一个明星,但后来看到它作为一个超新星爆炸并成为一个分散的星云,你会知道时间从平等走向混乱。  

另一个理论表明时间的流逝是由于宇宙的扩张。随着宇宙的扩展,它将时间拉下来,因为空间和时间链接为一个;但这意味着如果宇宙达到膨胀的理论极限并开始收缩,那么时间会逆转 - 科学家和天文学家的轻微悖论。时间真的落后,一切都回到了简单和结尾的时代 大嘎吱嘎吱?我们不太可能会发现,但科学家可以在可能发生的事情上假设。

想想人类在过去的几个世纪的理解中取得了进展,这是令人难以置信的。从古代讲的日子到现代 原子钟,我们甚至可以跟踪比以往任何时候都更密切的传递。时间仍然是一个复杂的话题,但由于科学的Visionaries,我们更接近解锁这种不那么恒定的普遍常量的秘密。 

扩大宇宙

“时间箭头”的概念插图。 (图片信用:NASA / GSFC)

爱因斯坦特殊相对论理论的重要性

爱因斯坦的 特殊相对论理论 依靠一个关键事实:无论你看如何看,光速都是一样的。把它置 练习,想象一下,你在20英里/小时的车里旅行(32公里/小时),你开车过了一位站着的朋友。当你通过它们时,你以10英里/小时(16公里/小时)扔在车前的球。 

对于你的朋友,球的速度与汽车的速度相结合,所以似乎以30英里/小时(48公里/小时)行进。然而,相对于你,球只需10英里/小时,就像你已经以20英里/小时一样旅行。

现在想象着同样的场景,但这时候你在光线速度前往你的固定朋友。通过一些想象的对手,你的朋友可以在你旅行时观察你。这次你闪耀着挡风玻璃的光束。 

在我们以前的计算中,我们加上了球和汽车的速度,了解你的朋友看到​​的东西,所以在这种情况下,你的朋友是否看到了光线的一半和半倍的光束? 

根据爱因斯坦的说法,答案是否定的。光速始终保持不变,没有什么能比它更快地行进。在这个场合,你和你的朋友都观察到其普遍商定的价值的光速,大约每秒186,282英里。这是特殊相对论的理论,在谈论时间时非常重要。

时间:宇宙的第四个维度

曾经认为空间和时间是分开的,而宇宙仅仅是分类的三维宇宙身体。然而,爱因斯坦引入了第四维度 - 时间的概念 - 这意味着空间和时间是不可分割的。相对论的一般理论表明 时空 根据附近物质的势头和质量扩大和合同。理论很声音,但所需要的只是证据。

那个证据是由礼貌的 美国宇航局的重力探测b,这表明空间和时间确实联系在一起。四 陀螺仪 朝向遥远的星的方向指出,如果重力没有对空间和时间的影响,它们将保持在相同位置。然而,科学家清楚地观察了一个“frame-dragging”由于地球的重力而导致的影响,这意味着陀螺仪被略微拉出位置。这似乎证明了空间本身的织物可以被改变,并且如果空间和时间链接,那么时间本身可以被重力拉伸和收缩。

太空探测器

重力探测b航天器的艺术家概念在轨道的。  (图片信用:NASA / MSFC)

一秒多久了?

有两种测量时间的主要方法:动态和原子时间。前者依赖于天体,包括地球的天体的运动,以跟踪时间,无论是遥远的旋转星等脉动,横跨我们夜空的恒星的旋转时间还是地球的旋转。然而,旋转的星星不受耐受,这可能很难观察,这些方法并不总是完全准确。 

第二次的旧定义是基于地球的旋转。由于太阳落在东方的一天,在西方举办并再次上升,一天几乎是任意分为24小时,一小时进入60分钟,进入60秒。但是,地球不会均匀旋转。由于诸如此类的因素,其旋转以每10,000年的每10,000年减少约30秒 潮汐摩擦。科学家们已经设计了解释了地球旋转速度变化的方法,引入了闰秒,”但是对于最准确的时间,你必须更小。

原子时间依赖于某种元素的原子内的能量过渡,通常是铯。通过使用这些转变的数量定义第二次,可以通过在一百万年内失去微小部分的精度来测量时间。第二次的定义现在定义为铯原子内的9,192,631,770转变, 科学的美国人 reported.

原子钟:最准确的时间追踪

宇宙中最准确的时钟可能是像脉冲的旋转明星,但在地球上 原子钟 提供最准确的时间追踪。地球轨道中的整个GPS系统使用原子钟来准确地跟踪位置并将数据中继到行星,而整个科学中心被设置为计算最准确的时间测量 - 通常通过测量铯原子内的过渡。 

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虽然大多数原子钟依赖 磁场,现代时钟正在使用激光来追踪和检测铯原子内的能量过渡并保持更明确的时间。虽然目前铯钟用于保留世界各地的时间, 锶钟表 承诺两倍的准确性,而基于带电的汞原子的实验设计可以将差异进一步降低到1秒丢失或在4亿年内获得。