لماذا يعد قياس الوقت بدقة أكثر تعقيدًا مما نعتقد؟

(دان تري) - لا يأتي الوقت من الهاتف، ولا من الساعة أيضًا. بل من ذرات تهتز في الفراغ مليارات المرات في الثانية، داخل نظام يُراجع نفسه باستمرار.

يبدأ نظام ضبط الوقت الحديث بذرة سيزيوم-133. عند إثارتها بتردد الميكروويف المناسب، تنتقل ذرة السيزيوم بين مستويات الطاقة وتُصدر نبضة. تتكرر هذه العملية بالضبط 9,192,631,770 مرة، وهذا العدد يُحدد الثانية.

وهنا يأتي دور الساعات الذرية. فهي تصدر موجات دقيقة في الفراغ، وتتعقب توقيت رنين ذرات السيزيوم، ثم تستقر على هذا التردد.

بمجرد تثبيت الرنين، يحسب النظام كل دورة ويحافظ على المحاذاة. هذا هو الوقت الأساسي الذي يعرضه هاتفك. على الرغم من ترشيحه عبر طبقات متعددة من البنية التحتية، يبقى المرجع الأصلي دون تغيير.

بدونه، سينهار نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وستتعطل الشبكات المالية، وستتعطل أنظمة الاتصالات وتنحرف. وهذا يؤكد أن ضبط الوقت ليس مجرد إجراء شكلي، بل هو العامل الأساسي الذي يضمن سير الأمور بسلاسة.

الوقت: هدف متحرك

المثير للاهتمام في ضبط الوقت هو تطوره المستمر. تُشغّل عشرات المختبرات حول العالم ساعات ذرية عالية الدقة، تُساهم كل منها ببيانات في نظام مشترك.

مع ذلك، ليس كل شيء متزامنًا تمامًا، وهذا ليس ضروريًا. بدلًا من ذلك، يُقارن النظام الأرقام المقاسة، ويأخذ الانحراف في الاعتبار، ويُحافظ على ثبات القيمة المتوسطة.

تصبح هذه القيمة المتوسطة التوقيت العالمي المنسق (UTC) ويتم تحديثها باستمرار، ولا توجد ساعة رئيسية واحدة.

تساهم الولايات المتحدة وألمانيا واليابان ودول أخرى ببياناتها، ثم يتم نقل الإشارة المجمعة حول الكوكب عبر الأقمار الصناعية وكابلات الألياف الضوئية والراديو...

ليس الهدف تحقيق قياس مثالي على المستوى الفردي، بل التوصل إلى إجماع يصمد أمام التدقيق الدقيق. لا يُدار النظام من قِبل الفيزيائيين فحسب، بل من قِبل شبكة من المهندسين وفنيي الاتصالات والعديد من الخبراء الآخرين.

في كل مرة تعرض شاشة هاتفك الوقت، تحصل على معلوماتها من مُذبذب بلوري مخفي يعمل بمعدل ثابت. يمكن أن يتغير تردد المُذبذب بتغير درجة الحرارة أو الجهد الكهربي أو عمر البطارية.

إذا انفصل جهاز عن الشبكة أو انقطع عنها لفترة طويلة، فسيبدأ بالانحراف عن الوقت الفعلي. حتى بضع ثوانٍ من التأخير قد تُعطّل الرسائل المشفرة أو المعاملات الآلية. ولهذا السبب، تُزامن الأجهزة الحديثة نفسها باستمرار: لأن انقطاعًا يوميًا قد يُعطّل الأنظمة عالية السرعة.

مستقبل الزمن ليس ثواني

باختصار، كان ضبط الوقت دائمًا يعتمد على التحكم الدقيق، أولاً بواسطة الشمس، ثم بواسطة الآلات، والآن بواسطة الذرات.

لكن أبحاث اليوم تتجاوز ذلك بكثير. فهناك ساعات شبكية بصرية جديدة مبنية حول ذرات مثل السترونشيوم أو الإيتربيوم، والتي تدق أسرع من السيزيوم بمئة ألف مرة. وهي دقيقة بما يكفي لرصد تغير الجاذبية بين رأسك وقدميك.

ويعد هذا القرار مفتاحاً لإطلاق أنظمة الملاحة من الجيل التالي التي يمكنها منافسة خرائط جوجل، ومزامنة مدار الأرض المنخفض، ومراقبة الأرض في الوقت الحقيقي.

يمكن للوقت الآن اكتشاف التحولات التكتونية، وتغيرات مستوى سطح البحر، وحتى التنبؤ بالنشاط البركاني، وذلك ببساطة عن طريق ملاحظة كيفية تدفقه بشكل مختلف تحت الضغط.

ونشهد أيضًا استخدام الوقت في تثبيت استقرار أجهزة الكمبيوتر الكمومية، ومصادقة أحداث تقنية البلوك تشين، وضبط التلسكوبات الراديوية التي تقوم بمسح السماء.

في هذه البيئات، حتى جزء من الثانية من الانجراف يعتبر فشلاً كاملاً، وهنا تتحول الدقة من غرابة هندسية إلى متطلب صعب.

لن تجدها في هاتفك أو ساعتك، فهي تجريبية، ودقيقة، ومخفية عن الأنظار، ولكنها بالفعل تعمل على تغيير أسس التكنولوجيا الحديثة.

المصدر: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/tai-sao-do-thoi-gian-chinh-xac-lai-phuc-tap-hon-chung-ta-tuong-20250922090644411.htm