Miten aikaa mitataa?

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Mietityttää sellainen, että millä kumman vempeleellä pystytään mittaamaan aika. Alussahan sitä ei ollut, koska nollaa ei ole olemassa? Nolla on vain matematiikassa, kait.

Eli. Miten mm. attosekunnin aikaa voidaan mitata, miten femtosekuntia. Luulis, että tietokoneitten kyky käsitellä noin nopeita ajanjaksoja ei riitä.
Onko kaikki vain teorettisa. Otetaanko noissa mittauksisa miten huomioon sähkön kulku johtimissa ja siitä aiheutava tiedon kulun hidastuminen.

Karmeeta, kun sekunnitkin on pilkottu noin pieniksi osasiksi. Aikaahan ei ollut alusssa. Mistä se oikein tuli. Tietoisuudestammeko?

Kommentit (6)

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26897
Liittynyt16.3.2005
Lassi
Mietityttää sellainen, että millä kumman vempeleellä pystytään mittaamaan aika. Alussahan sitä ei ollut, koska nollaa ei ole olemassa? Nolla on vain matematiikassa, kait.



Monenlaisilla. Tarkimmat mittaustavat perustuvat kvanttisysteemien (esim. atomien) hyvin kapeiden energiatilojen mittaamiseen.

Eli. Miten mm. attosekunnin aikaa voidaan mitata, miten femtosekuntia.



Autokorrelaattorilla nyt ainakin mitataan femtosekuntipulssien pituuksia.
Se on aika monimutkainen optinen viritys: Tässä on jonkinlainen autokorrelaattori: http://www.ias.ac.in/sadhana/Pdf2001Dec/PE965.pdf

Luulis, että tietokoneitten kyky käsitellä noin nopeita ajanjaksoja ei riitä. Onko kaikki vain teorettisa. Otetaanko noissa mittauksisa miten huomioon sähkön kulku johtimissa ja siitä aiheutava tiedon kulun hidastuminen.



Ei nopeita ajoituksia tietokoneilla tehdä. Sitä varten on omat optiset ja elektroniset systeemit. Luonnollisesti systeemien rajoitukset tunnetaan ja huomioidaan.

Karmeeta, kun sekunnitkin on pilkottu noin pieniksi osasiksi. Aikaahan ei ollut alusssa. Mistä se oikein tuli. Tietoisuudestammeko?

Aika on luonnon perusominaisuus siinä missä tilaulottuvuudet, perushiukkaset ja niiden vuorovaikutukset. Sitä tuskin koskaan saadaan tietää miksi ne ovat niin kuin ovat. Se ainakin on varmaa, ettei elävien organismien toiminnalla ole mitään tekemistä niiden kanssa.

iisakka
Seuraa 
Viestejä848
Liittynyt30.9.2005

Neutronilta tuli hyvä vastaus kuten aina, mutta vastaan silti vielä omasta näkökulmastani.

Mitä tahansa tasaisesti värähtelevää laitetta tai ilmiötä voidaan käyttää kellona. Mitä tasaisempi - stabiilimpi - värähtely, sen parempi kello tietysti on kyseessä. Luonnon "kelloista" parhaasta päästä ovat eräät pulsaritähdet, jotka pyörivät hyvin tasaisesti. Ihmiskunnalle historiallisesti tärkeimmät kellot ovat tietysti olleet kuun, maan ja auringon liikkeet.

Nykyään on päädytty tavallaan hassuun tilanteeseen kun esimerkiksi vuosi pystytään mittaamaan tarkemmin kuin maapallo itse sitä tosiasiassa "toteuttaa".

Tarkkoja ihmisen tekemiä kelloja ovat mm. cesium-atomikellot (jotka ovat ajan mittauksen primäärinormaaleja, koska sekunti on määritelty cesiumin ominaisuuksien mukaan), vetymaserit ja optiset kellot. Hieman vaatimattomampaan tarkkuusluokkaan kuuluvat mm. rubidium- ja kvartsikideoskillaattorit.

Maailma on siis väärällään tarkkoja kelloja. On päätetty että maailmanaika UTC, "virallinen aika", on eräiden maailman tarkimpien kellojen painotettu keskiarvo (tietyin korjauksin). Noita kelloja lienee noin pari sataa, joista Suomessa neljä.

Tuon keskiarvon laskemiseksi (ja muidenkin kellojen kalibroimiseksi) kelloja täytyy siis vertailla. Siitä en jaksa enää kirjoittaa, vaan tyydyn linkkiin:

http://tf.nist.gov/general/enc-ti.htm#t ... valcounter

Tuolla kerrotaan miten kahden kellon "tikitysten" (käytännössä sähköisiä pulsseja) välistä aikaeroa mitataan. Vaikka yksittäisten "sekunti-tickien" aikaeroa ei pystytäkään mittamaan kuin tuolla ehkä alle 1 ns resoluutiolla, niin tilannettahan voidaan parantaa keskiarvoistamalla, siis mittaamalla pidempi aika. Yksinkertaistaen jos kahden kellon käyntinopeuksien ero on vaikka yksi miljardisosa (1 ps / s), niin 1000 sekunnin jälkeen tuo ero on kumuloitunut tuhatkertaiseksi (1 ns / 1000 s), jonka pystymme ehkä jo erottamaan aikaerolaskurilla.

Tarkkuutta ei kuitenkaan voida rajatta kasvattaa mittausaikaa kasvattamalla, sillä kellojen pitemmän ajan epästabiilisuudet tulevat jossain vaiheessa vastaan. On olemassa jokin optimaalinen mittausaika jota ei enää kannata ylittää.

Vierailija

Ja kun nyt ajanmittaamisesta tuli puhe suosittelen lämpimästi, jos Lontooseen tulee asiaa, käyntiä Greenwichin Kuninkaallisessa observatoriossa. Siellä esitellään hienosti ajan mittauksen historiaa ja nähtävillä ovat mm. Harrisonin mekaanisesti aivan sanoinkuvaamattoman monimutkaiset kronografit 1700-luvulta.

http://www.rog.nmm.ac.uk/

Muuten, Greenwichin neiti-aika, siis observatorion neiti Belville lopetti vasta 1940-luvulla Lontoon kaduilla kulkemisen kronometrinsä kanssa. Siis, siihen aikaan pystyi maksua vastaan tilaamaan observatoriolta tarkan ajan, jonka sitten kerran viikossa toimitti neiti Belville mobiilin kronometrinsä avulla. Neiti synkronoi aina maanantaisin kannettavan kronometrinsä observatorion virallisen maailmankronometrin kanssa.

Kyseisen neidin isoäiti oli jo aloittanut tämän ajan toimittamisen 1850-luvulla ja ennen tätä tämän isä oli myynyt oikeaa aikaa kellosepänpuodistaan (hän haki sen viikottain myös Greenwichistä). Tämä viimeinen neiti-aika teki siis tätä oikean ajan toimittamisen työtä neljännessä sukupolvessa!
Tämä oikea aika oli tuohon aikaan todellakin kauppatavaraa, sitä tarvittiin esim. ihan oleellisesti laivojen kronometrien synkronoimiseksi. Tämä jotta navigointi onnistuisi mahdollisimman hyvin. Pienikin poikkeama kauppalaivan kronometrissä saattoi tietää suurta virhettä navigoinnissa ja sitä kautta isoja taloudellisia menetyksiä.

Tämä Harrisonin H1 on esim. museossa näytillä ja käynnissä:

o_turunen
Seuraa 
Viestejä10634
Liittynyt16.3.2005

Snaut kirjoitti:
"Harrisonin mekaanisesti aivan sanoinkuvaamattoman monimutkaiset
kronografit".
Pitäisi varmaan olla kronometrit. Hähhähhää pääsinpähän oikaisemaan.

Mielenkiintoinen kysymys on se, miksi amiraliteetti ei ollut halukas
maksamaan Harrisonille palkkiota, joka oli luvattu meridiaanin
mittaajalle. Ilmeisesti Harrison oli harrastelija, eikä hänen kellojaan
olisi koskaan pystytty toimittamaan laivastolle. Vaatimuksena oli
nimenomaan tuo paikanmääritys, ei se, että osaa rakentaa kellon.
Kuvan kellossa on Harrisonin keksintöä lämpötilakompensointi, jossa kahdesta eri metallista tehty yhdistelmä säätää kellon käyntiä. Koneen
heinäsirkkakäyntilaite on ilmeisesti sukulaisen keksintöä.

Harrisonin kelloissa ei ollut kronometrikäyntiä. Sen kehitteli ensimmäisenä
Pierre LeRoy.

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi.
Korant: Jos olet eri mieltä kanssani olet ilman muuta väärässä.

Vierailija
o_turunen
Snaut kirjoitti:
"Harrisonin mekaanisesti aivan sanoinkuvaamattoman monimutkaiset
kronografit".
Pitäisi varmaan olla kronometrit. Hähhähhää pääsinpähän oikaisemaan.

Mielenkiintoinen kysymys on se, miksi amiraliteetti ei ollut halukas
maksamaan Harrisonille palkkiota, joka oli luvattu meridiaanin
mittaajalle. Ilmeisesti Harrison oli harrastelija, eikä hänen kellojaan
olisi koskaan pystytty toimittamaan laivastolle. Vaatimuksena oli
nimenomaan tuo paikanmääritys, ei se, että osaa rakentaa kellon.
Kuvan kellossa on Harrisonin keksintöä lämpötilakompensointi, jossa kahdesta eri metallista tehty yhdistelmä säätää kellon käyntiä. Koneen
heinäsirkkakäyntilaite on ilmeisesti sukulaisen keksintöä.

Harrisonin kelloissa ei ollut kronometrikäyntiä. Sen kehitteli ensimmäisenä
Pierre LeRoy.

Joo, kronometrejä tietysti ovat kun ei niissä taida olla sitä ajanottotoimintoa. Mutta, joka tapauksessa hienoja nuo Harrisonin kronometrit H1-H5 ovat. Niistä on mainitussa museossa näytilla restauroituina ja käyvinä mallit H1-H4.

Harrison sai muuten lopulta palkintonsa longitudikelloistaan kun kuningas George-III kimpaantui amiraliteetin vuosikymmeniä kestäneeseen venkoiluun asian kanssa. Mutta virallisesti hänelle ei kuitenkaan tätä longitudipalkintoa ikinä myönnetty, siis kunnia jäi saamatta.

Uusimmat

Suosituimmat