منو
 صفحه های تصادفی
مادر امام حسن عسگری علیه السلام
مناظره امام باقر علیه السلام با عبدالله معمّر لیثی
خورشید بن دادمهر
عدد صفر
ثبوت ولایت
نشانه های ظهور، رواج لهو و گناه
آل دابویه
نظریه فروید در مورد انگیزش
کنترل خشم
به هم بستن مقاومتها
 کاربر Online
640 کاربر online

خدنگ زمان

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > فیزیک > فیزیک کلاسیک > اندازه گیری
علوم طبیعت > فیزیک > فیزیک نوین > نسبیت
علوم طبیعت > فیزیک > نجوم و اختر فیزیک > کیهان شناسی
(cached)

زمان چیست؟

فصلها تغییر می کنند و زمان در گذر است. بدون آن وضع ما چگونه بود؟ ما نمی‌توانیم بدان گونه که احتمالا میل داریم، زندگی خود را همانند یک نوار ضبط صوت به جلو یا عقب ببریم. گذشته همواره در پشت سر ما و آینده هنوز در راه است، احساس نیرومندی وجود دارد که بر اساس آن زمان را همچون جریانی با سرعت ثابت تصور می‌کنیم و چنین می‌پنداریم که در سراسر کیهان وضع به همین گونه است. زمان تنها در یک جهت حرکت می‌کند و به نظر می‌رسد کمه نامتقارن یا به عبارت دیگر به یک سو ، لختی دارد. این یک سویگی بر بسیاری از اشیاء و حوادثی که ما در دنیای فیزیکی تجربه می‌کنیم تأثیر می‌گذارد. فیزیکدانان علاقه‌مندند که این عدم تقارن در زمان را "خدنگ زمان" بنامند. این مفهوم نوعی علامت راهنمای کیهانی را تداعی می‌کند که به جهتی منفرد اشاره دارد.



img/daneshnameh_up/0/07/time.jpg

چرا لازم است وقت دقیقی را بدانیم؟

هر کس در زندگی از روی نیاز به دانستن وقت پیدا می‌کند، خواه برای سوار شدن به اتوبوس ، هنگام صبح یا برای آگاهی از لحظه دقیق تحویل سال. برای این نوع زمان سنجی ساعتهای معمولی مچی یا خانگی ما به حد کافی دقیق هستند. یک ساعت کوارتز عادی با دقت یک ثانیه در ده روز ، زمان را نشان می‌دهد. ولی وقتی پای ارسال اطلاعات از طریق خطوط تلفن و یا ناوبری ماهواره‌ای به میان می‌آید، دقت بیشتر ضرورت می‌یابد. مخابرات راه دور برای اطمینان یافتن از اینکه سوئیچهای (کلید) هدایتگر علائم دیجیتال (رقمی) ، همگی با سرعت یکسان کار می‌کنند، به زمان سنجی دقیقی متکی است. این سوئیچها علائم دیجیتال را از طریق شبکه‌های مربوط به خود عبور می‌دهند. اگر سرعت سوئیچهای هدایتگر علائم دیجیتال یکسان نباشد، آنهایی که عملکرد کند دارند نمی‌توانند در برابر شلوغی علائم تاب بیاورند و لذا پیامها گم می‌شوند. اگر تنها یک بسته اطلاعاتی شود ممکن است خطوط تلفنی دچار خشاوا شوند، پیامهای نمابری مغلوط گردند و یا ارتباطات اینترنتی بطور کامل از دست بروند. از آنجا که اتکای ما به تلفن و اینترنت روز به روز بیشتر و بیشتر می شود، وابستگی ضمنی ما به زمان سنجی اتمی نیز هر چه بیشتر افزایش می یابد.

ماهواره‌های سیستم تعیین موقعیت جهانی که پیرامون زمین دوران می‌کنند، علائم زمانی ارسال شده از ساعتهای اتمی خود را برای ناوبری کشتیها ، هواپیماها و اخیرا خودروهای خانوادگی مخابره می‌کنند. با مشاهده علائم ارسال شده از طریق چهار ماهواره (یا بیشتر) می‌توان موقعیت کاربر را تعیین کرد. از آنجا که نور با سرعت سه سانتیمتر در نانو ثانیه (یا 300 میلیون متر در ثانیه!) سیر می‌کند، زمان اعلام شده لزوما و به نحو حیرت انگیز دقیق است. بر این اساس هر خطای جزئی در علامت زمانی ، می‌تواند باعث پرت افتادن شما در مسافتی بسیار طولانی شود. این سیستم به ویژه طب عملیات نجات دریایی و در موقعیتهایی نظیر مأموریتهای قطب شمال که در آنجا ناوبری بر مبنای علائم زمینی سنتی و پستهای علامتی غیر ممکن است، بسیار مؤثر است.

استاندارد زمان

احتمالا هر چه بیشتر و بیشتر به زمان دقیق وابسته می‌شویم جای این سؤال باقی است که این زمان دقیقی را کدام مراجع تعیین می‌کند و چه کسی مراقب این ساعت مرجع برتر است؟ پاسخ این است که یک ساعت مرجع جهانی وجود ندارد. در مقابل ، زمان استاندارد بین المللی ، توسط چهل آزمایشگاه زمانی که در سراسر جهان پراکنده‌اند و بطور متوسط بر اساس حدود 260 ساعت اتمی موجود در آنها تعیین می‌شود. این تنوع از یک سو باعث ایمنی کار می‌شود (مثلا یک ساعت منفرد در یک منطقه زلزله خیز نمی‌تواند مبنای مطمئنی برای زمان سنجی باشد) و از سوی دیگر موجب سهولت دسترسی می‌گردد (تمامی ملل عمده صنعتی در تعیین ساعت استاندارد شرکت دارند و به این ترتیب می‌توانند به ساعتهای اتمی دسترسی مستقیم داشته باشند.)

در بریتانیا مرجع حفظ و اشاعه استاندارد ملی زمان آزمایشگاه ملی فیزیک (NPL) است. مجموعه ساعتهای اتمی این مرکز زمان دقیق بریتانیا را با دقت یک ثانیه در سه میلیون سال تعیین می‌کنند. معنای این دقت آن است که خطای زمان سنجی روزمره یا هفتگی بسیار بسیار جزیی است. می‌توان از طریق اخبار و اعلانهای رادیویی بطور رایگان به زمان استاندارد تعیین شده توسط آزمایشگاه ملی فیزیک بریتانیا و دیگر آزمایشگاههای زمانی دست یافت. سیستم تعیین موقعیت جهانی (GPS) نیز زمان مورد نیاز خود را از رصدخانه نیروی دریایی ایالات متحده آمریکا در واشینگتن دریافت می‌کند که آن هم به نو.به خود همانند NPL زمان خود را از طریق اشتراک استاندارد بین المللی زمان بدست می‌آورد. بنابراین حتی اگر هم ساعت مچی شما از کار افتاده باشد باز هم زمان دقیقی دور و بر شماست و به شما کمک می‌کند تا با سهولت بیشتر زندگی خود را اداره کنید.

ساعت اتمی

درون ساعت اتمی گردش دورانی زمین به گرد خود ، باعث بوجود آمدن اساسی‌ترین اندازه زمانی مورد استفاده ما ، یعنی روز می‌شود. هزازان سال است که این گردش منظم پایدارترین زمان سنج زمینیان بوده است. با این حال ساعتهای کوارتز و اتمی که به ترتیب طی سالهای دهه 1930 و 1950 میلادی اختراع شدند زمانسنجهای بهتری از آب در آمدند و نشان دادند که زمین دوران منظم پایداری ندارد بلکه لنگ می زند! آزمایشاگاه ملی فیزیک بریتانیا (NPL) در سال 1955 نخستین ساعت اتمی دقیق سزیم را در جهان ساخت و راه برای تعریف بهتر ثانیه بر اساس نوسانان اتم سزیم 133 هموار کرد.

اتمهای عنصر سزیم را می‌توان با تابش امواج ریز موج دارای بسامد خاص ، بین دو حالت انرژی ممکن قلقلک داد. در یک ساعت سزیم ، اتمهای دارای یک حالت انرژی از میان محفظه‌ای که در آن تابش ریز موج وجود دارد، عبور داده می‌شوند. بسامد ریزموجها را چنان تنظیم می‌کنند که حداکثر تعداد اتمها از یک حالت انرژی به حالت دیگر انتقال یابند. همین بسامد است که دقیقا با مقدار تعریف شده برای ثانیه برابر می‌کند: 770،631،192،9 ارتعاش در هر ثانیه. در سال 1967، همایش عمومی اوزان و مقادیر ، موافقت کرد که تعریف ثانیه بر اساس ساعت اتمی انجام شود. به این ترتیب ثانیه ، طول مدت زمانی 9،192،631،770 تناوب تابش مربوط به اتم سزیم 133، هنگام گذر این اتم بین دو سطح انرژی پایه فوق ظریف خود می‌باشد.

در محل آزمایشگاه ملی فیزیک بریتانیا واقع در گوتینگن 5 ساعت اتمی نگهداری می‌شود. این مرکز و دیگر آزمایبشگاههای بین المللی زمان ، برای اطمینان از صحت امور ، هر روز سی بار زمان ساعتهای خود را را ساعتهای ماهواره‌ای سیستم تعیین موقعیت جهانی مقایسه می‌کنند. هر دو آزمایشگاهی که بتوانند در یک لحظه زمانی واحد یک ماهواره را مشاهده کنند قادر به تعیین اختلاف زمانی میان خود خواهد بود. سیستم تعیین موقعیت جهانی ، مجموعه سهل الوصولی از ساعتها را در آسمان در اختیار می‌گذاد که امکان دسترسی به آنها به آزمایشگاههای بین المللی زمان سنجی اجازه می‌دهد تا هر روز کار خود را با یکدیگر مقایسه کنند.

NPL هر هفته عملا اطلاعات خود را از نزدیک با اطلاعات حاصل از دیگر آزمایشگاههای بزرگ زمان سنجی در آمریکای شمالی و اروپا مقایسه می‌کند. این اطلاعات هر ماه توسط دفتر بین المللی اوزان و مقادیر در پاریس جمع آوری و فرآوری می‌شوند و از آنها برای محاسبه زمان هماهنگ شده بین المللی استفاده می‌شود. در واقع UTC معادل جدیدی و اتمی وقت رسمی گرینویچ است. بر اساس زمان UTC نتایج مربوط به دقت عملکرد هر آزمایشگاه در زمینه زمان سنجی محاسبه و منتشر می‌شود. رقابت و غرور ملی این اطمینان را بوجود می‌آورد که هر آزمایشگاه به بهترین نحو و تا حد توان به حفظ زمان صحیح همت گمارد، که در مورد NPL این دقت به چند میلیاردم ثانیه در هر روز می‌رسد.



img/daneshnameh_up/6/64/vortex1_med.jpg

کیهان همچون ساعت؟

ما چنان به دنبال کردن این علامت عادت کرده‌ایم که توضیح آن چندان به نظرمان ضروری نمی‌آید ولی کار دانش فیزیک این است که همه چیز را در جهان توضیح دهد و وضیح زمان تا مدتهای مدید مسأله‌ای دشوار بوده است. در گذشته مردم چنین می‌پنداشتند که کیهان همانند یک ساعت روغن کاری شده قابل اطمینان کار می‌کند و اخترشناسان حرکت سیارات و ظهور ستارگان دنباله‌دار را بر اساس جداول زمانی دقیق منظومه شمسی پیش بینی می‌کردند.

سر آیزاک نیوتن (1724-1642 میلادی) ، چگونگی حرکت اشیا را در ارتباط با نیروهایی که بر آنها تاثیر می‌گذارند کشف کرد. قوانین نیوتن در باب حرکت بر همه چیز از گویهای بازی گرفته تا سیارات منظومه شمسی صادق است. او همچنین نخستین شرح دقیق از نیرو جاذبه یا گرانش را ارائه داد. گرانش همان نیرویی است که در کیهان ، میان تمامی اجسام در ارتباط با جرم و فاصله آنها از یکدیگر عمل می‌کند. با این حال کشفیات نیوتن هیچ توضیحی درباره خدن گزمان ارائه نمی‌داد و قوانین او در هر دو جهت جلو عقب کاملا یکسان عمل می‌کردند. برای مثال اگر از صحنه برخورد یک گوی قرمز با یک گوی سفید فیلمبرداری شود و سپس فیلم را وارونه و به سمت عقب نمایش دهند هیچ چیز عجیبی درباره آن به چشم نخواهد خورد. به همین صورت یک کیهان ساعتی هم می‌تواند به نحوی معادل در جهت معکوس کار کند

توضیح درباره خدنگ زمان هنگامی آغاز شد که مردم قرن نوزدهم بجای اندیشیدن به الگوی ساعت و گویهاف شروع به اندیشیدن درباره مفاهیم انرژی کردند. برای مثال برخورد توپ فوتبال به سقف گلخانه حادثه‌ای یکسویه است. بخشی از انرژی توپ فوتبال که به سقف گلخانه منتقل می‌شود، هنگام برخورد به صورت حرارت از دست می‌رود و قابل بازیافت نیست. حرکت منظم به حرکت نامنظم مولکولهای هوا تبدیل می‌شود. به همی صورت هر بار که اشیاء با یکدیگر اندرکنش می‌دهند. مقدار کل انرژی در سراسر کیهان بتدریج توزیع مجدد پیدا می‌کند. این مطلب ، قانون دوم ترمودینامیک نامیده می‌شود.

قانون ترمودینامیک به ما می‌گوید که گرما (یا انرژی) می‌تواند از اشیاء داغتر به اشیاء سردتر منتقل شود، ولی این رویداد در جهت عکس اتفاق نمی‌افتد. نگهداشته شدن اشیاء در کنار یکدیگر ، به شکل ساختارهای منظمی که ما در تمامی پیرامون خود می‌بینیم از جمله خانه‌ها ، شهرها ، سیارات ، ستارگان و کهکشانها نیازمند صرف انرژی است. به تدریج که انرژی توزیع مجدد پیدا می‌کند، نظم هم کاهش می‌یابد، همانند دهکده متروکی که کم کم تخریب می‌شود و فرو می‌پاشد. به این ترتیب مقدار کلی بی نظمی یا انتروپی ، همواره در کیهان رو به افزایش است. از لحاظ نظری کیهان می‌تواند در انتها به حالتی از تعادل ترمودینامیک برسد که در آن همه چیز دمای یکسان دارد و تمامی ساختارها فرو ریخته‌اند. جهت خدنگ زمان از نظم بسوی بی نظمی است یعنی به سرنوشت غایی کیهان.

مباحث مرتبط با عنوان



تعداد بازدید ها: 15505


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..