Как бы постпланетарная цивилизация измеряла время?

Местное время, вероятно, будет преобладать. Было бы сильное желание иметь временные шкалы, которые совпадают с местными планетарными восходами и закатами.

Однако для всемирного времени существует общее правило: зачем изобретать новую схему, если она уже существует? Мы какое-то время копались в точных привязках времени. В конечном итоге нам может понадобиться обновить их, но они должны оставаться рядом:

• UT1 - привязан непосредственно к вращению Земли
• UT2 - как UT1, но с некоторыми коэффициентами сглаживания (исторические, больше не используются)
• UTC — пытается синхронизироваться с UT1, добавляя високосные секунды, но в остальном привязан к...
• TAI/EAL — Средневзвешенное значение многих атомных часов. Определено, чтобы начать с эпохи 1 января 1958 года, 00:00:00 (где предполагается время от UT2). Первоначально назывался TAI, но был переименован в EAL, чтобы TAI можно было...
• TAI — То же, что и EAL, но с поправкой на гравитационное замедление времени, замедляющее его примерно в триллионную раз. Это заставляло их вести себя так, как будто они находились на среднем уровне моря.
• TCB - барицентрическое время, более эффективное для межпланетной работы. Он объясняет гравитационное замедление времени, как если бы это были часы, покоящиеся по отношению к Солнечной системе, но находящиеся за пределами гравитационного колодца Солнца. (Отличается от TAI примерно на 490 мс в год!)

Теоретически можно определить более общее время, основанное на галактическом покое. Однако это снова будет просто скаляр. Скорее всего, мы бы оставили старые Эпохи (начало таймера), потому что нет особых причин их менять. Возможно, межзвездный альянс мог бы договориться о компромиссной Эпохе по пути.

Единицами в будущем могут быть не секунды. Однако это не что иное, как преобразование единиц измерения, поэтому его легко добавить. Именно обращение с атомными часами и теорией относительности так важно.

Мы по-прежнему будем использовать секунду как базовую частоту, определяемую в терминах физических процессов.

Чтобы отметить время портативным способом, например, убедиться, что ваш корабль достигает планеты на своей орбите, время в секундах, используемое Unix. В какой системе отсчета отсчитывается время? Для целей логистики и торговли в Солнечной системе будет разработана подходящая система отсчета. Это может быть намного проще, чем то, что сейчас используется на Земле (для GPS и т. д.) , потому что Земля вращается . Простым основанием было бы рассматривать положение солнца в пространстве, измеряемое гипотетическими часами, которые не вращаются и не движутся относительно солнца.

Но центр солнца не совсем естественное место для измерения. Давайте смоделируем солнце как полый шар с массой в оболочке и вычтем вклад гравитации планет, и представим часы, неподвижные где-либо внутри полой части.

Но это усложняется, и модель ограничена точностью наблюдений и изменениями со временем. Сотрите это.

Как насчет того, чтобы посмотреть на далекие пульсары. Смоделируйте их темп с учетом орбитальной механики системы и скорости ее замедления. Имейте несколько, поэтому, если один из них изменится из-за аномалии, его можно будет удалить и откалибровать заново. Объедините эти скорректированные базовые частоты так же, как это делается сейчас с атомными часами. Определите время не для центра, а для теоретического удаленного наблюдателя, и это значение корректируется в зависимости от вашего положения в Солнечной системе (общая теория относительности) и движения (специальная теория относительности).

Тем не менее возможная точность никогда не будет такой же высокой, как у местных часов, измеряющих местное время, и технологии будут способствовать усовершенствованию в зависимости от того, что возможно .

Отображение событий в пространстве-времени для записи данных будет использовать одно число, считая секунды. Но что будут использовать люди? Все виды вещей. Марс использует местный сол , потому что солнечная энергия привязана к естественному вращению. Люди, живущие где-то, могут иметь значимые для них циклы, которые пронизывают всю деятельность. Люди обычно живут в 24-часовом цикле из-за биологии, независимо от местных условий, но это может быть вопросом выбора, если какая-то простая таблетка или сигналы окружающей среды могут заставить нормальных людей справиться (скажем) с марсианским дневным циклом.

Циклы, подобные «неделям», кажутся полезными, поскольку у цивилизаций были периоды от 5 до 10 дней для рабочего графика и личного планирования. Таким образом, все, что можно сделать в соответствии с навязанными первичными циклами, где-то в этом диапазоне, будет неделей , и этот термин намеренно не стандартизирован и используется с местными соглашениями.

Также есть желание синхронизироваться с теми, с кем вы работаете, поэтому базы в Антарктиде используют часовой пояс своей основной цепочки поставок и игнорируют правильную долготную зону. Следуют ли астрономы на южном полюсе (например , в эксперименте BICEP ), особенно смотрители в зимнее время, 24-часовой график, когда солнце никогда не восходит, а механизмы работают без остановок? Я никогда не спрашивал.

У компьютеров не возникнет проблем с пометкой вашей записи в журнале универсальной «звездной датой», и для научных измерений может потребоваться указать скорость вашего мирового времени , но это не требуется для событий человеческого масштаба.

Если недельные циклы различаются, местные обычаи могут творчески называть дни с намерением иметь личные украшения. Или может существовать стандарт для названий дней в неделях каждой длины, или некоторая комбинация, начинающаяся с общих названий рабочих недель, но специально называющая дни местного значения.

Подводя итог, колония или рабочее место могут иметь важные временные циклы, которые могут быть периодом вращения планеты или чем-то совершенно другим. Человеческий хронометраж, построенный вокруг этого, будет разнообразным, локальным и огромным беспорядком. Официальный хронометраж будет одним скалярным числом.

Хотя JDługosz может быть прав в том, что будет много «местных» времен, для подавляющего большинства целей будет только одно «универсальное» время, и, скорее всего, время, основанное на прохождении секунд.

Время UNIX является хорошей мерой, по странному совпадению «начальное» время на самом деле близко к тому времени, когда человек высадился на Луну (что касается исторических событий; на самом деле оно началось в 00:00:00 по всемирному координированному времени (UTC), четверг , 1 января 1970 г.). Таким образом, если бы вы использовали время UNIX, вы могли бы фактически датировать события по их близости к высадке на Луну с небольшим фактором выдумки. Спустя столетия большинство людей, вероятно, предпочтут верить, что 00.00.00 действительно было датой высадки человека на Луну, подобно тому, как даты нашей эры в грузинском и юлианском календарях отсчитываются от «рождения Иисуса» или что новое тысячелетие началось. 01 января 2000 года, а не 01 января 2001 года...

Стандартизация времени таким образом означает, что все календари будут совпадать (все знают, что произошло в 1000197960), а использование стандартных секунд также поможет в планировании, отметках времени, ведении электронных записей и расчетах для космических полетов.

Действительно, использование местного времени в отличие от времени UNIX, вероятно, будет считаться странностью и способом, которым конкретное государство заявляет, что они «не» (или не хотят быть) подключены к сети каким-либо осмысленным образом. У астероидов и свободно летающих космических колоний не будет особых причин не использовать время UNIX, поскольку их ориентация относительно домашней звезды и период вращения могут быть произвольно скорректированы. В далеком будущем, возможно, даже станет возможным генерировать гравитационные моменты, заставляющие луны и малые планеты вращаться с желаемой скоростью, хотя, вероятно, любой, кто жил в ту эпоху, мог просто приспособить свою личную среду для удовлетворения своих потребностей.

Звучит так, как будто вы собираетесь использовать несколько точных научных настроек, поэтому простой хронометраж — не единственное, о чем вам нужно беспокоиться.

Уже выдвинуто несколько хороших аргументов, с которыми я согласен относительно стандартизации времени (насколько мы знаем его сегодня) во Вселенной и его связи с любыми существующими локальными циклами. По практическим и историческим причинам имеет смысл просто сохранить шкалу времени, которую мы используем сегодня, как своего рода «универсальное» время, потому что, когда вы покидаете Землю, оно становится произвольной единицей, так зачем заново изобретать колесо, когда у нас уже есть все. предназначены для использования этой системы? (См. объяснение замедления времени внизу для получения более подробной информации об этом.)

Чего до сих пор не хватает, так это биологических последствий.

Что насчет тела?

Процессы человеческого тела основаны на его собственных внутренних часах, известных как циркадные ритмы . Почти каждая часть вашей биологии и даже психологии зависит от них. Существуют многочисленные исследования последствий нарушения циркадных ритмов в организме человека, которые показывают, что это медленный, но в конечном итоге катастрофический процесс. Куда бы мы ни отправились во Вселенной, наши тела не будут работать должным образом без их учета.

Нарушения этих ритмов происходят из многих источников. Кажется, они регулируются в первую очередь светом, что не составляет труда, поскольку солнце контролирует почти каждый цикл жизни на планете. Определенные длины волн света запускают биологические процессы, которые сообщают вашему телу важную информацию, например, когда ему следует бодрствовать и когда ему следует спать, а борьба с этими циклами или их нарушение вызывает физический и психический стресс, бессонницу и, в конечном итоге, приводит к более высокому риску опасных для жизни заболеваний. условия.

Иметь дело с этим

Если вы собираетесь распространяться, люди не могут просто «иметь дело» с другим графиком дня и ночи или даже с другой длиной волны света от новой звезды, для начала. Они по-прежнему должны быть на примерно 24-часовом цикле (я думаю, есть некоторые исследования, которые говорят, что мы лучше работаем с 25-часовыми циклами, но я не могу найти ни одного), и свет, которому они подвергаются, должен быть несколько регулируется, чтобы предотвратить нарушение режима сна. Вы могли бы попытаться заставить людей адаптироваться к изменениям в этом, но тогда вам пришлось бы допустить более 40 000 лет эволюции.

Лучший способ, который я могу придумать, чтобы справиться с этим, в зависимости от того, насколько «сложной» должна быть наука, — это небольшое манипулирование генетической модификацией, которая делает людей устойчивыми к влиянию света, а затем они просто использовали какое-то устройство для улучшения сна, чтобы контролировать свою индивидуальную биологию. Я бы рекомендовал не отклоняться от 24-часового цикла, потому что тогда вы возитесь с ядром человеческой биологии, но этот метод даст вам достаточно вариаций, чтобы люди жили под вечным солнечным светом в запертом приливом мире с голубой звездой. и это их ничуть не беспокоит, и они смогут путешествовать по разным местам с незначительными последствиями.

Призрак в доспехах

Если у вас есть люди, которые «загружают» свое сознание в компьютер, время на часах будет иметь решающее значение для их работы (без какого-либо творчества в области биотехнологий или чего-то подобного, что не использует традиционные компьютерные схемы), но нет необходимости отклоняться от стандарта. «универсальная» система хронометража. Если это необходимо для повышения эффективности, эти люди могли бы разработать свой собственный универсальный стандарт, но легко могли бы отслеживать и почти мгновенно преобразовывать его в «нормальное» время, так что это не обязательно нарушало бы что-либо. Что мне более интересно, так это изучить, как этот процесс загрузки повлияет на их психику и отношения с их более хрупкими соотечественниками...

Последнее замечание о замедлении времени

Замедление времени на самом деле не имело бы большого значения для хронометража, кроме как найти формулу, позволяющую поддерживать у всех часы с одинаковой скоростью. Вам понадобится способ определить вашу относительную скорость, а часы, скорее всего, будут иметь несколько фрагментов информации, например, сколько времени прошло для вас по сравнению, скажем, с Землей или любой другой универсальной постоянной, которую вы выберете, и, возможно, чей-то возраст будет измеряется их личным движением, а не стандартными годами, но это потребовало бы постоянного контроля скорости от рождения до смерти. Возможно, люди просто научились бы оценивать это и перестали так сильно беспокоиться о праздновании своих возрастных вех. Это может иметь некоторые интересные последствия для общества. Возраст, в котором разрешено заниматься разными вещами, такими как вождение/полет, было бы трудно измерить, так что, возможно, они перейдут на какое-то физическое измерение или тест на способности. Независимо от того, как вы с этим справляетесь, если вы хотите явно учитывать замедление времени, вам нужно немного прочитать об этом, чтобы точно увидеть, как оно измеряется. Я считаю, что Physics.SE имеет много сообщений об этом.

Надеюсь, это даст вам достаточно хороший обзор аспектов, выходящих за рамки простой математики хронометража. Дайте мне знать, если вам нужны какие-либо разъяснения.

Захотят ли они универсального времени?

Всемирное время — это недавняя концепция, которая приобрела большое значение с изобретением поезда. До поезда два города могли определять «полдень» как время, когда солнце было на самом высоком уровне в небе. Это довольно универсальное определение полудня, но часы самого восточного города, скажем, на 10 минут опережают часы западного города. В этом не было ничего страшного . Мало того, горожане сказали бы, что если бы часы в обоих городах показывали одинаковое время, то одни из часов были бы неправильными . Какой смысл в часах, если они не относятся к часовой вселенной и соответствуют солнцу?

Сегодня мы для удобства разделили мир на 24 часовых пояса . Часы, которые не пропустят ни одного тика через миллион лет, могут ошибаться до получаса, в зависимости от их местоположения в часовом поясе. Мы сделали это, потому что сейчас находимся в «одновременном» общении с людьми по всей планете. Если цивилизация расширится до 10 световых часов, этого уже не будет. Кроме того, сверхточные часы, которые люди носят с собой, рассинхронизируются из-за эффектов относительности.

Может быть, наши приоритеты в хронометраже являются исключением? Курьез между доиндустриальным и космическим периодами времени, когда «одновременность» и «синхронизация» были одновременно реальными и важными понятиями.

На каждой планете будет стандартное время с периодами, которые имеют смысл. Марсианский день на 20 минут длиннее земного. Таким образом, вы можете просто добавить пару минут здесь или там, или сделать временной сдвиг, когда часы уже в полночь и останавливаются на 20 минут, а затем начинают снова.

У каждой планеты было бы свое собственное время, а затем было бы галактическое время, такое как временная метка Unix или звездная дата из «Звездного пути». Нечто, не имеющее отношения ни к какой планете или звезде. В основном он будет использоваться только на борту звездолетов и внутренних межпланетных коммуникаций / бизнеса.

Может быть, основывать это на вращении центрального пульсара или что-то в этом роде. Что-то надежное.

Редактировать:
Человеческая жизнь определяется циркадными ритмами, то есть мы спим, затем просыпаемся, едим и, в конце концов, снова ложимся спать. Некоторые люди пытались обойти это, но ни один из методов не был настолько эффективным. Жизнь вне ритма (например, работающие в 3-ю смену) тяжела для вашего тела. Вы можете сделать это и привыкнуть к этому, но 3 часа ночи все равно будут низкой точкой.
Если они найдут лекарство от сна, это может измениться.

В разных мирах с разными звездами и продолжительностью дня ритм придется корректировать, но что-то, что кажется естественным, сработает до такой степени, что большинство людей спят в одно время, бодрствуют в другое и едят примерно в одинаковые времена, и из этого естественным образом разовьется местное время.

Наблюдение за заранее определенным пульсаром из всех мест можно использовать для измерения времени. Поскольку все в этом сценарии будут иметь земное происхождение, а частота заранее определенного пульсара известна как наблюдаемая с Земли, все местные меры времени могут быть преобразованы в измерения Земли или любой другой цивилизации, которая провела достаточное количество наблюдений за пульсаром в своем местоположении. для учета любого замедления времени.

Коммуникации могут быть привязаны к текущему количеству импульсов и будущим датам на основе подсчета.

http://www.cv.nrao.edu/course/astr534/PulsarTiming.html

Если предположить, что большинство людей переселились за пределы планеты, какой способ хронометража, вероятно, будет наиболее широко согласованным?

На протяжении эонов измерение/вычисление планковской длины давало бы нам наименьшую единицу времени, мы почти наверняка переопределили бы нашу секунду как кратное этой наименьшей единицы.

Мы будем использовать секунды в качестве универсального стандарта и согласованной эпохи, с которой следует начинать отсчет. На данный момент это эпоха Unix. Учитывая растущие размеры компьютерных слов, а также пространство для хранения, это, вероятно, в конечном итоге будет скорректировано до абсолютной и неизменной ссылки, такой как рождение Вселенной.

Универсальное время, вероятно, будет отделено от местного времени и будет использовать возможности базы для отслеживания течения времени. На данный момент мы используем базу 10, возможно, в будущем она изменится.

Местное время будет ссылаться на близлежащие циклы и увеличивать длину и важность цикла. Местное время будет использоваться каждый день, так как значение может быть привязано к определенному «часу» и т. д. Универсальное время может быть Местным временем, если нет циклов важности (они должны иметь регулярное циклическое значение), это кажется более вероятным в «загруженных» особи, особенно если у них нет внутренних циклов.

Для загруженных лиц они могут перейти к использованию наименьшей единицы времени в качестве «секунды». Главным образом потому, что статус секунды как базовой единицы связан с тем, что шкала времени и точка отсчета важны для нас. Если мы дойдем до того, чтобы уместить мысль целого дня в пространство секунды, мы обязательно переопределим «секунду», возможно, приняв новое имя, чтобы сохранить старое. Необходимость лучше всего видна при просмотре графиков. Просмотр маршрута «Позвони домой в 5:30» не имеет смысла, если 1/24 секунды ощущается как час, вы обязательно переопределите час на 1/24 секунды текущего дня или, возможно, примете совершенно новый измерения.

В заключении, наверное, лучше всего отметить, что наши юниты менялись со временем. Хотя и не так много из-за исторической инерции, когда вы оставляете историю позади и посещаете звезды, вы теряете эту инерцию, сдерживающую вас.

Весьма вероятно, что будущие цивилизации сохранят разные шкалы измерения времени для разных событий в пространстве-времени.

Для религиозных церемоний каждая религия должна решить, должны ли церемонии выполняться по местному времени человека или по времени в каком-то конкретном месте, таком как Земля. Обратите внимание, что у нас уже есть расхождения здесь, на Земле, например, мусульманский год короче григорианского года, я думаю, на 12 дней. Таким образом, когда мусульманин говорит вам, что ему 65 лет, возможно, он родился всего 63 года назад по христианскому методу подсчета лет.

Празднование годовщин , таких как дни независимости, дни рождения, поминальные церемонии и бракосочетания, скорее всего, будет проводиться по местному времени для мест или людей. Титан может отмечать 2 дня независимости за каждые 120 раз, когда Индия празднует свою независимость. Однако индейцу на космическом корабле к Альфе Центари и обратно, возможно, придется отпраздновать 15 дней независимости Индии во время своего 700-дневного путешествия из-за замедления времени. За это время его родители только дважды праздновали день рождения своего ребенка за 15 лет, которые они ждали его возвращения.

Юридические привилегии и обязанности , такие как возраст употребления алкоголя и возраст вождения, должны быть согласованы с замедлением времени, с которым сталкивается человек. Возможно, в национальных удостоверениях личности будет устройство для хронометража, подобное тому, как сегодня радиационные работники носят дозиметры.

Действия, которые должны выполняться по расписанию , требуют расчета времени в соответствии с местом, где происходит это действие. Времена года на планете не меняются только потому, что фермеры путешествуют по другим звездным системам. Планирование вернуться на какую-то планету, чтобы ухаживать за посевами в сезон, должно быть скоординировано, чтобы это происходило один раз каждый раз, когда планета вращается вокруг своего солнца.

Я предполагаю, что нам понадобятся компьютеры, чтобы помочь нам рассчитать, когда происходят события и когда мы должны покинуть наш текущий пункт назначения, чтобы добраться до нужного места в нужное время, принимая во внимание как расстояние, так и ожидаемую скорость движения.

Я придумал эту идею для «универсального пульсарного времени» некоторое время назад, пытаясь написать программное обеспечение для планирования, которое может обрабатывать часовые пояса и прыгать ... вещи. Все синхронизируются с одним пульсаром. Его период – новая секунда.

В зависимости от вашей относительной скорости и гравитационного поля, в котором вы находитесь, вы можете воспринимать секунды как быстрые, так и медленные. Со временем пульсар замедлится, а второй станет длиннее.

Однако всякий раз, когда встречаются два или более человека, их немые часы (счетчики пульса) согласятся, что с момента их последней встречи прошло одинаковое количество секунд. Я считаю, что это самое важное свойство системы хронометража.

В Warhammer 40K уже придумали систему знакомств: Imperial Dating System .

Это основано на идее, что единственным авторитетным источником является Солнечная система, и что каждая другая система будет иметь свои собственные даты, которые могут продвигаться быстрее или медленнее, чем Солнечная система. Их решение состоит в том, чтобы сделать маркер точности частью даты.

Ключевым моментом является то, что вам нужны две вещи: 1) авторитетный источник и 2) способ синхронизации с этим источником. Вы можете изменить метод имперской датировки, чтобы контрольная цифра точности указывала, сколько времени прошло с момента последней синхронизации, но важно иметь какой-то способ сделать исправление.

Поскольку ваша цивилизация является галактической, у них должен быть какой-то уже доступный им сверхсветовой способ связи, иначе вы могли бы просто использовать в каждом регионе свое собственное местное время - единственная причина, по которой вам может понадобиться скоординированное универсальное время, это если вам нужно координировать события между часовыми поясами.