Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Поток Научпоп доступен 24/7 благодаря поддержке друзей Хабра
Комментарии 23
Интересно, как можно измерить точность самых точных часов, ведь других, более точных больше нет?
Задавал "учёным" тот же самый вопрос про первые атомные часы, чем измерялись, ведь более точного инструмента не было, так меня каким только г... не полили. Я сказал, так если было чем измерить, значит эти ваши первые атомные часы получается неточные? Вобшем зря я разворошил это осиное гнездо... ))
Если бог всесильный, может ли он создать такой камень, который не сможет поднять.
Квазары менее точны?
Это не совсем про науку, это про метрологию. Атомные часы - это первичный эталон, а не измерительный прибор. Говоря простым языком, эти часы не измеряют секунды, они и есть определение секунды. Точно так же, как стандарты метра и килограмма не принес нам Моисей на скрижалях - их определили через произвольно взятые эталоны. И в случае с эталонами, нельзя говорить о точности измерения - первичные эталоны это не средства измерения. Говоря о точности, имеют ввиду, с какой точностью можно определить единицу измерения через этот эталон.
Например, пока эталоном метра была металлическая планка, она:
1) Постепенно меняла свою реальную длину из-за пластической деформации, механического истирания в ходе манипуляций, окисления и возгонки материала. Как раз чтобы замедлить эти процессы, она была изготовлена из OsIr сплава. Это дрейф величины.
2) В моменте давала погрешность, вызванную температурным расширением и погрешностью термостатирования в эксперименте. Это зависимость величины от условий эксперимента.
3) Давала погрешность, вызванную погрешностью используемого метода сравнения линейных размеров. Говоря простым языком, сравнить что-то с эталоном можно только с некоторой конечной точностью. Это точность сравнения.
Точность любого эталона единицы измерения - это точность, с которой мы можем экспериментально определить единицу измерения через этот эталон, и она ограничивается этими тремя факторами (точность и погрешность - связанные величины, знаем одно - знаем другое, в метрологии оперируют обычно погрешностями). Например (величины условные), если у нас эталон метра уходит на 0.001% в год, точность термостатирования дает погрешность расширения в 0.01%, а наше средство сравнения дает погрешность в 0.005%, то в рамках 10 лет точность нашего эталона - 0.025%, то есть 250 мкм.
Использование объектов и явлений микромира в качестве эталонов позволило избавиться от первой погрешности. Для минимизации второй погрешности используют объекты и процессы, наименее зависящие от внешних условий, например, от температуры, внешних полей и т.д. Я думаю, как измерить погрешность, вносимую изменением внешних условий, объяснять не нужно? И третья погрешность - погрешность метода сравнения. Атомные часы в качестве объекта для сравнения выдают излучение определенной частоты, и третья погрешность лимитируется точностью, с которой мы можем сравнить частоты, и еë абсолютная величина пропорциональна периоду колебания (величина, обратная частоте). Методы сравнения безэталонные, поэтому нам не нужно иметь каких-либо эталонов для определения их относительной погрешности.
Навскидку - скорость света в вакууме вам в помощь ;)
У меня скорее вопрос к вот этой формулировке - "измерению идеального «истинного» времени". Это что ещё за "истинное время"? Время - это локальный параметр в ОТО, где всё пляшет от "метрики пространства-времени", которую может искажать гравитация...
я думаю стабильность, можно измерить самим же инструментом. если инструмент будет врать, то врать нужно стабильно, а это сложно. Это как притирка поверочных плит.
Прежде всего, точность некоторых физических процессов измерять не нужно - эти процессы и так являются эталоном времени. Вот только вы сделайте часы на этих процессах... Но если сделаете или они заработают, то их точность будет зависеть только от выбранного процесса и будет известна заранее.
Раньше эталоном времени были цезиевые атомные часы с точностью до 10^-18. Всё Проверить было в принципе и нечем особо, так как они и сами эталоном были - только какую-то долговременную стабильность (об этом ниже). А тут сделали атомные часы на магнии и алюминии, которые ещё в десять раз точнее.
Во-вторых, точность часов проверить можно посчитав какое-нибудь количество распадов за очень большой промежуток времени, который отмерить проверяемыми часам. Там точность будет абсолютная и предсказуемая и зависеть только от периода измерения. Сидим и грустно считаем количество распадов аж целый месяц. На выходе можно и 10^-19 проверить.
Проблема замера на период в том, что нет точности/гарантии, что замеренная величина соответствует значению в меньший период.
Как и измерение скорости света делают.
Измеряют не скорость от точки до точки, т.к нет возможности синхронизировать таймеры в разных точках, а измеряют скорость прохождения туда и обратно отражённого света. Но где гарантия, что свет туда не шёл быстрее, а обратно медленнее и в среднем это дало измеренную величину?
Месяц считали распад, но там каждую ночь, с 1:23 по 1:30 распад быстрее шёл, а днём на 7 минут медленнее.
Вопросы к методике есть. К расчетам теоретическим нет, но подтверждение экспериментами - такое себе всё ж ))
Но где гарантия, что свет туда не шёл быстрее, а обратно медленнее и в среднем это дало измеренную величину?
Кхм... Майкельсон своим опытом доказал что это не так. Иначе получается что пространство не изометрично относительно "туда".
Но вообще да - никто и не доказывал что скорость света в вакууме (постоянно забывают добавить эту приписку) постоянна. Это просто постулат Эйнштейна. Редкие эксперименты подтверждают его, но никак не опровергают возможность наличия контрпримеров...
Ну а дальше это уже просто "бритва Оккама"...
В данном случае любые "колебения" хода времени и есть истинное время, так как базируются на фундаментальных процессах. Если время "плавает", то вот такой вот ход времени в этой точке пространства и именно это и есть истинное время. Им можно смело измерять любые другие процессы, так как течение времени для всех них будет одинаково.
Более того ограничение точности измерения там не из-за ограничения измеряемых процессов, а из-за ограничения способа измерения. В какой-то момент можно вообще приблизиться к планковскому времени (на самом деле даже намного раньше, так как всякие ядерные взаимодействия тоже вероятностные по своей природе и гарантирую лишь средний интервал времени) и даже при самом идеальном измерении результат будет иметь погрешность. И дальше ничего сделать будет уже нельзя. Потому что вот такое оно настоящее время - дискретное.
Там нет никакого «времени». Это лишь популярное упрощение, происходящее из неверного обобщения рекурсивного термина «интервал времени», где рекурсия начинается с применения термина к определению секунды (такой вот вариант «GNU's Not Unix»). В физике вообще нет «времени» в этом смысле. Упомянутые эксперименты — они про источники частоты, про наблюдения над «осцилляторами». То есть, это всё про подсчёт некоторых периодических физических событий: переходы между «состояниями» и т.д., откуда и возможность определения погрешности без требования наличия неких «часов с абсолютной точностью». Учитывая современное определение секунды, всё здесь базируется на Стандартной модели, в предположении, что предсказания этой модели о частотах внутриатомных процессов стабильны и универсальны, как «во времени», так и в пространстве. Причём, «время» — означает лишь некий порядок подсчёта: что после чего произошло, в том смысле, что есть аппаратная реализация функции, различающей события, а раз события различаются, то, зафиксировав очередной переход между отдельными событиями, можно к их количеству прибавить ещё одно. Досчитали до заранее заданного количества — получили единицу измерения: секунду.
При этом, подсчитываемые события — дискретные по определению, так что нельзя увидеть, что там внутри одного такта. Грубо говоря, пусть у нас есть некий механический маятник, который спрятан в ящик и поэтому его не видно, однако в крайних положениях он замыкает электрические контакты, провода от которых выведены наружу ящика, поэтому можно считать импульсы, соответствующие крайним положениям, но нельзя достоверно определить, насколько маятник в своём движении близок к тому или иному контакту, пока этот контакт не сработал. Ну, раз так, то будем строить один за одним «рекурсивные маятники» таким образом, что для каждого следующего маятника выбранная теоретическая модель предсказывает, что за один такт маятника из предыдущего шага этот новый маятник — выдаёт несколько тактов, повышая разрешение.
Сделать два одинаковых экземпляра таких часов и смотреть - будут ли они уходить друг от друга.
Вы что, спросили у бога и он вам ответил? Ну вы мошенники, бог не говорил с вами!
А некое идеальное "истинное" время, оно реально? Или там как с "реальным" "истинным" положением электрона в атоме?
Это не имеет значение и смысла - главное, что "истинное время" едино для всех процессов в этой области пространства.
главное, что "истинное время" едино для всех процессов в этой области пространства.
С чего вдруг оно "едино"? Как вы установили этот факт? Что такое вообще "время" с точки зрения физики?
"в этой области пространства" - в какой "в этой"? Расскажите нам про локальность времени. Это планковские масштабы? Или уровень сверхскопления галактик? И где эта "единость" перестаёт работать - на сколько надо сместить наблюдателя и что при этом будет с "единостью"? Время "распараллелится" резко или начнутся плавные флуктуации?
1. За вычетом скорости "время" зависит от искривления пространства, которое зависит от гравитации. Эти параметры у "нас тут" известны и проверены экспериментально.
Что будет с "единостью времени" современная физика постулирует - тут нет ни вопроса ни проблемы.
2. Время в современной физике постулируется. Если у вас есть какая-то иная физика, то вы сначала о ней расскажите, а потом уже будем спорить. В современной физике время едино. Что такое "одновременность" в этом случае, физика тоже объясняет/постулирует.
Тут даже нет вопроса, на который нужно отвечать.
Ну раз "физика постулирует" - то и вы отпостулируйте ;) Вы пока оччень абстрактными формулировками обходитесь.
За вычетом скорости "время" зависит от искривления пространства
За вычетом какой "скорости" и откуда её надо вычитать?
Что будет с "единостью времени" современная физика постулирует - тут нет ни вопроса ни проблемы.
Да, ОТО постулирует - что время локально, а скорость света постоянна. И в этом проблема. Во-первых, это именно постулаты (т.е. умозрительные или, если хотите, голословные, выводы). А во-вторых, можно принять концепцию "единого вселенского времени", но тогда надо принять непостоянной скорость света и ввести целый ряд поправочных параметров, по принципу Оккама остановились на варианте постоянства скорости света.
Дальше - это всё ОТОшные фишки. Что насчёт квантовой механики? Что такое время в контексте КМ и почему нельзя свести КМ и ОТО в одну теорию? ;)
Вот объясните мне на пальцах - что такое время? Это какой-то вселенский резонатор? Нужен ли наблюдатель для фиксации хода времени? Ход времени всегда постоянен? Время обратимо? Оно существовало до Большого взрыва? Ну и т.д. и т.п.
А отмахиваться "современная физика это постулирует" я и сам прекрасно умею ;)
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Ионные часы от NIST установили новый рекорд точности