چرا اندازه‌گیری دقیق زمان پیچیده‌تر از آن چیزی است که فکر می‌کنیم؟

(دن تری) - زمان از تلفن نمی‌آید. همچنین از ساعت هم نمی‌آید. از اتم‌هایی می‌آید که در خلاء میلیاردها بار در ثانیه درون سیستمی که دائماً خود را بررسی می‌کند، ارتعاش می‌کنند.

سیستم زمان‌سنجی مدرن با یک اتم سزیم-۱۳۳ آغاز می‌شود. وقتی اتم سزیم با فرکانس مایکروویو مناسب برانگیخته می‌شود، بین سطوح انرژی تغییر حالت می‌دهد و یک پالس منتشر می‌کند. این فرآیند دقیقاً ۹,۱۹۲,۶۳۱,۷۷۰ بار تکرار می‌شود و این عدد یک ثانیه را تعریف می‌کند.

اینجاست که ساعت‌های اتمی وارد می‌شوند. آن‌ها مایکروویوها را در خلاء منتشر می‌کنند، زمانی که اتم‌های سزیم به رزونانس می‌رسند را ردیابی می‌کنند و سپس روی آن فرکانس قفل می‌کنند.

وقتی رزونانس قفل شد، سیستم هر چرخه را می‌شمارد و هم‌ترازی را حفظ می‌کند. این مبنای زمانی است که تلفن شما نمایش می‌دهد. حتی اگر از چندین لایه زیرساخت عبور کند، مرجع اصلی بدون تغییر باقی می‌ماند.

بدون آن، GPS از کار می‌افتد، شبکه‌های مالی از همگام‌سازی خارج می‌شوند و سیستم‌های ارتباطی دچار تأخیر و انحراف می‌شوند. این موضوع تأیید می‌کند که زمان‌سنجی فقط یک امر تشریفاتی نیست، بلکه در واقع چیزی است که باعث می‌شود همه چیز به طور روان پیش برود.

زمان: یک هدف متحرک

نکته جالب در مورد زمان‌سنجی این است که دائماً در حال تکامل است. ده‌ها آزمایشگاه در سراسر جهان ساعت‌های اتمی بسیار دقیقی را اداره می‌کنند که هر کدام داده‌هایی را به یک سیستم مشترک ارائه می‌دهند.

با این حال، همه چیز کاملاً هماهنگ نیست و این ضروری نیست. در عوض، سیستم ارقام اندازه‌گیری شده را مقایسه می‌کند، انحراف را در نظر می‌گیرد و مقدار میانگین را ثابت نگه می‌دارد.

آن مقدار میانگین به زمان هماهنگ جهانی (UTC) تبدیل می‌شود و به طور مداوم به‌روزرسانی می‌شود، هیچ ساعت اصلی واحدی وجود ندارد.

ایالات متحده، آلمان، ژاپن و دیگر کشورها داده‌های خود را ارائه می‌دهند و سیگنال ترکیبی سپس از طریق ماهواره، کابل‌های فیبر نوری، رادیو و ... در سراسر سیاره پخش می‌شود.

هدف، دستیابی به اندازه‌گیری کامل در سطح فردی نیست، بلکه دستیابی به اجماعی است که بتواند از بررسی دقیق جان سالم به در ببرد. این سیستم نه تنها توسط فیزیکدانان، بلکه توسط شبکه‌ای از مهندسان، تکنسین‌های مخابرات و بسیاری از متخصصان دیگر اداره می‌شود.

هر بار که صفحه نمایش گوشی شما زمان را نشان می‌دهد، اطلاعات خود را از یک نوسان‌ساز کریستالی پنهان دریافت می‌کند که با نرخ ثابتی کار می‌کند. فرکانس نوسان‌ساز می‌تواند با دما، ولتاژ یا سن تغییر کند.

اگر دستگاهی برای مدت طولانی از برق کشیده یا آفلاین باشد، شروع به خارج شدن از زمان واقعی خود می‌کند. حتی چند ثانیه تأخیر می‌تواند پیام‌های رمزگذاری شده یا تراکنش‌های خودکار را مختل کند. به همین دلیل است که دستگاه‌های مدرن دائماً خود را همگام‌سازی می‌کنند: زیرا یک روز تأخیر می‌تواند سیستم‌های پرسرعت را مختل کند.

آینده زمان، ثانیه نیست

به طور خلاصه، زمان‌سنجی همیشه در مورد کنترل دقیق بوده است، ابتدا توسط خورشید، سپس توسط ماشین‌ها و اکنون توسط اتم‌ها.

اما تحقیقات امروزی حتی فراتر می‌رود. ساعت‌های شبکه‌ای نوری جدیدی وجود دارند که حول اتم‌هایی مانند استرانسیوم یا ایتربیوم ساخته شده‌اند و ۱۰۰۰۰۰ برابر سریع‌تر از سزیم کار می‌کنند. آن‌ها به اندازه کافی دقیق هستند که تغییر گرانش بین سر و پاهای شما را تشخیص دهند.

این وضوح، کلید گشودن قفل سیستم‌های ناوبری نسل بعدی است که می‌توانند با گوگل مپس رقابت کنند، مدار پایین زمین را همگام‌سازی کنند و زمین را به صورت بلادرنگ رصد کنند.

اکنون زمان می‌تواند تغییرات تکتونیکی، تغییرات سطح دریا و حتی پیش‌بینی فعالیت آتشفشانی را تنها با مشاهده‌ی چگونگی جریان متفاوت آن تحت فشار، تشخیص دهد.

ما همچنین شاهد صرف زمان برای تثبیت کامپیوترهای کوانتومی، تأیید صحت رویدادهای فناوری بلاکچین و تنظیم دقیق تلسکوپ‌های رادیویی هستیم که آسمان را اسکن می‌کنند.

در این محیط‌ها، حتی یک نانوثانیه انحراف، یک شکست کامل محسوب می‌شود و این زمانی است که دقت از یک چیز عجیب مهندسی به یک الزام سخت تبدیل می‌شود.

شما آنها را در تلفن یا ساعت خود پیدا نخواهید کرد، آنها تجربی، ظریف و پنهان از دید هستند، اما در حال حاضر پایه‌های فناوری مدرن را متحول می‌کنند.

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