Archief voor de categorie 'tijdwaarnemers'

Mijlpalen in chronologie van kristallen tot atomen

Zaterdag, juni 6th, 2009

Het vertellen van de tijd lijkt tegenwoordig een simpele aangelegenheid met het aantal apparaten dat de tijd aan ons laat zien en met de ongelooflijke nauwkeurigheid van apparaten zoals atoomklokken en netwerk tijdservers het is vrij gemakkelijk om te zien hoe chronologie als vanzelfsprekend wordt beschouwd.

De nanoseconde nauwkeurigheid die technologieën zoals het GPS-systeem, luchtverkeersleiding en NTP-server systemen (Network Time Protocol) is een lange weg verwijderd van de eerste keer dat stukken werden uitgevonden en werden aangedreven door de beweging van de zon over de hemel.

Zonnewijzers waren inderdaad de eerste echte klokken, maar ze hadden duidelijk hun nadelen - zoals niet werken in de nacht of bij bewolkt weer, maar in staat zijn om de tijd redelijk nauwkeurig te vertellen was een complete innovatie voor de beschaving en hielp voor meer gestructureerde samenlevingen.

Vertrouwen op hemellichamen om de tijd bij te houden zoals we dat al duizenden jaren doen, zou echter geen betrouwbare basis blijken te zijn voor het meten van de tijd, zoals werd ontdekt door de uitvinding van de atoomklok.

Vóór de atoomklokken hebben elektronische klokken de hoogste nauwkeurigheid geleverd. Deze werden uitgevonden rond de eeuwwisseling en hoewel ze vele malen betrouwbaarder waren dan mechanische klokken, dreven ze nog steeds en verloren ze elke week een seconde of twee.

Elektronische klokken werkten met behulp van de oscillaties (trillingen onder energie) van kristallen zoals kwarts, maar atoomklokken maken gebruik van de resonantie van individuele atomen zoals cesium, dat zo'n hoog aantal trillingen per seconde is, dat het ongelooflijk nauwkeurig maakt (moderne atoomklokken) daal niet elke 100 miljoen jaar met een seconde).

Toen dit soort tijdspellende nauwkeurigheid eenmaal ontdekt was, werd het duidelijk dat onze traditie om de rotatie van de aarde te gebruiken als een manier om de tijd te vertellen niet zo nauwkeurig was als deze atoomklokken. Dankzij hun nauwkeurigheid werd al snel ontdekt dat de rotatie van de aarde niet precies was en elke dag zou vertragen en versnellen (per minuut). Om dit te compenseren, is 's werelds wereldwijde UTC-tijdsschema (Coordinated Universal Time) heeft er één of twee keer per jaar extra seconden aan toegevoegd (Leap seconds).

Atoomklokken vormen de basis van UTC die door duizenden wordt gebruikt NTP-servers om computernetwerken te synchroniseren met.

Heroes of Time

Donderdag, juni 4th, 2009

Chronologie - de studie van de tijd - heeft wetenschap en technologie een aantal ongelooflijke innovaties en mogelijkheden geboden. Van atoomklokken, NTP-servers en het GPS-systeem, ware en nauwkeurige chronologie heeft de vorm van de wereld veranderd.

De tijd en de manier waarop het wordt geteld, is sinds de vroegste beschavingen een preoccupatie van de mensheid geweest. Vroegere chronologen spenderen hun tijd aan het maken van kalenders, maar dit blijkt ingewikkelder te zijn dan eerst werd gedacht, vooral omdat de aarde een kwart dag meer nodig heeft dan 365-dagen om in de zon te cirkelen.

Het vaststellen van het juiste aantal schrikkeldagen was een van de eerste uitdagingen en het duurde verschillende pogingen tot kalenders totdat de moderne Gregoriaanse kalender door de wereld werd aangenomen.

Als het ging om het monitoren van de tijd op een kleiner niveau, zijn er grote vorderingen gemaakt door Galileo Galilei wie zou de eerste slingerklok hebben gebouwd als alleen zijn dood zijn plannen niet had onderbroken. Pendels werden uiteindelijk uitgevonden door Christiaan Huygens en voorzag in de eerste echte glimp van het nauwkeurig monitoren van de tijd gedurende de dag.

De volgende stappen in de chronologie konden echter niet plaatsvinden voordat we de tijd zelf beter begrepen hadden. Newton (Sir Isaac) had de eerste ideeën en was van mening dat de tijd absoluut was "en gelijkmatig" zou vloeien voor alle waarnemers. Dit zou een voor de hand liggend idee zijn geweest voor Newton, omdat velen van ons de tijd als onveranderlijk beschouwen, maar dat was het wel Einstein in zijn speciale relativiteitstheorie die suggereerde dat de tijd eigenlijk geen constante was en voor alle waarnemers verschilde.

Het waren de ideeën van Einstein die correct bleken te zijn en zijn model van tijd en ruimte maakte de weg vrij voor veel van de moderne technologieën die we tegenwoordig als vanzelfsprekend beschouwen, zoals de atoomklok.

De chronologie stopt daar echter niet, tijdwaarnemers zijn voortdurend op zoek naar manieren om de nauwkeurigheid te vergroten met moderne atoomklokken, zo precies dat ze geen seconde zouden verliezen in miljoenen jaren.

Er zijn ook andere opmerkelijke cijfers in de moderne wereld van de chronologie. Professor David Mills van de Universiteit van Delaware bedacht een protocol in de 1980's om computernetwerken te synchroniseren.

Zijn Network Time Protocol (NTP) wordt nu gebruikt in computersystemen en netwerken over de hele wereld NTP tijdservers. Een NTP-server zorgt ervoor dat computers aan weerszijden van de aarde exact dezelfde tijd kunnen draaien.