Die Zeit überall und jederzeit kennen

Diese Frage ist offen, da Sie nicht viele Einschränkungen angeben. Daher werde ich die folgenden zwei eigenen Bedingungen auferlegen, um mir bei der Beantwortung zu helfen:

1. Ich gehe davon aus, dass Sie, nachdem Sie zufällig in Raum und Zeit platziert wurden, jede Beobachtung machen können, die man hier auf der Erde machen könnte – das heißt, Sie haben die notwendige Ausrüstung, um alles über das Universum zu beobachten, das wir derzeit beobachten können.
2. Ich gehe davon aus, dass Sie Zugriff auf alle aktuellen astronomischen Kenntnisse (in einer digitalen Bibliothek oder ähnlichem) wie Sternenkataloge, Physikbücher, veröffentlichte Artikel usw. haben.

Woher kennen wir unseren Standort?

Da wir uns im dreidimensionalen Raum befinden, müssen wir bei der Ortsbestimmung die Position mit drei Koordinaten spezifizieren. Das einfachste Koordinatensystem in Bezug auf das, was wir messen können, sind meiner Meinung nach die drei folgenden Koordinaten:

1. unsere radiale Entfernung vom Zentrum der Galaxie,
2. unsere Höhe über oder unter der galaktischen Ebene,
3. und unser Azimutwinkel von einem Bezugspunkt.

_{Ja, ich weiß, dass diese Koordinaten nicht orthogonal sind, aber sie beziehen sich gut auf Messungen, die man machen könnte, und einfache Koordinatentransformationen könnten sie orthogonal machen.}

Das erste ist ziemlich einfach. Wir können derzeit die Entfernung zu Sag A*, dem Schwarzen Loch im Zentrum der Galaxie, messen . Es ist nicht besonders einfach und die Messungen haben im Laufe der Jahre in Bezug auf unsere Position auf der Erde geschwankt (siehe zB Eisenhauer et al. 2003 oder Boehle et al. 2016 ), aber es ist eine Messung, die es Ihnen ermöglichen könnte, Nr. 1 zu definieren.

Die zweite Koordinate könnte durch einfaches Abbilden des lokalen Sternfeldes erreicht werden. Eine SDSS -ähnliche Umfrage könnte dies bewerkstelligen. Genau das wurde in diesem Humphreys & Larson 1995 getan . Es würde Zeit und viel Arbeit kosten, aber Sie könnten diese Messung ziemlich einfach durchführen.

So weit, ist es gut. Jetzt kommen wir zu Koordinate Nr. 3 und plötzlich stoßen wir auf ein Problem. Wir müssen unsere azimutale Position in Bezug auf einen Referenzpunkt kennen. Das heißt, wenn Sie auf die Galaxie hinunterblicken und unseren Winkel von einer Linie aus betrachten, was wäre diese Linie und was wäre dieser Winkel? Da die klare Absicht darin besteht, unsere neue Position mit dem Standort der Erde in Beziehung zu setzen, ist die logischste Referenzlinie die Linie, die die Erde mit dem Zentrum der Galaxie verbindet. Aber woher wissen wir, wo diese Linie in Bezug auf unsere neue Position ist? Ich fürchte, ich habe hier keine gute Antwort. Andere schlugen vor, Pulsare zu verwenden, aber das ist nicht narrensicher. Erstens wissen Sie nicht, wann Sie abgelagert werden, so dass es Milliarden von Jahren in der Vergangenheit oder Zukunft sein könnte, wenn alle aktuellen Erkenntnisse über Pulsare nicht mehr relevant sind. Zweite,

Am besten kartieren Sie die Sternenverteilung eines so breiten Streifens der Galaxie, wie Sie sehen können, um zu versuchen zu verstehen, wie die Spiralarme in Ihrer Nähe aussehen. Wir haben dies bereits für unsere aktuelle Position in der Galaxie getan. Galaktische Waffen bewegen und verändern sich langsam, und es dauert Hunderte von Millionen, wenn nicht Milliarden von Jahren, bis sie sich signifikant verändern. Wenn Sie die allgemeine Struktur der Arme erkennen können, würde Ihnen das einen anständigen Hinweis auf Ihre Azimutposition geben.

Woher wissen wir die Zeit?

Ich werde dies in zwei mögliche Antworten unterteilen. Die erste geht davon aus, dass Sie in einer Zeit platziert wurden, die nicht allzu weit von unserer aktuellen Zeit entfernt ist (denken Sie weniger als eine Million Jahre) und dass Sie sich immer noch ziemlich nahe an unserer aktuellen Position befinden.

Im obigen Fall sind Pulsare der richtige Weg. Pulsare pulsieren mit extremer Regelmäßigkeit, sodass sie großartige Zeitmesser sind. Wenn Sie jedoch wissen möchten, wie viel Zeit vergangen ist, müssen Sie sich die zeitliche Änderungsrate der Impulse ansehen. Wie sich herausstellt, pulsieren die Pulsare nicht mit perfekter Regelmäßigkeit. Die Zeit zwischen den Pulsen klingt im Laufe der Zeit sehr langsam ab, da die Pulsare sehr langsam an Drehimpuls verlieren . Der allgemeine Schritt zur Berechnung einer einigermaßen genauen Zeit ist wie folgt.

1. Finden Sie einen Pulsar, der derzeit bekannt ist und über aktuelle Messungen der Pulsfrequenz und des Abfalls der Pulsfrequenz verfügt. Um sicherzustellen, dass Sie einen bestimmten Pulsar als den richtigen identifiziert haben, müssen Sie seine Beziehung zu anderen Sternen durch eine umfassende Untersuchung kartieren (die Sternfelder werden sich geändert haben, aber wenn Sie nicht zu weit von unserer Zeit entfernt sind Sie können mit angemessener Genauigkeit vorhersagen, wo die meisten Sterne sein werden oder in der Vergangenheit waren).
2. Messen Sie die Pulsfrequenz (und die Abfallrate, wenn Sie möchten, aber das kann Jahre oder sogar Jahrzehnte dauern).
3. Vergleichen Sie Ihre aktuell gemessene Pulsfrequenz mit der aktuell gemessenen Frequenz und Abfallrate und führen Sie einige Berechnungen durch. Sie sollten in der Lage sein, Ihre aktuelle Zeit in Bezug auf die aktuelle Zeit ziemlich genau zu bestimmen. Ich kann nicht sagen, wie genau, aber ich wäre nicht überrascht, wenn Sie innerhalb eines Jahrzehnts oder so an die aktuelle Zeit herankommen könnten (je nachdem, wie genau Ihre Pulsarmodelle sind).

Der einzige Vorbehalt gegenüber dem obigen Ansatz ist, dass Pulsare „ stören “ können. Normalerweise fällt die Pulsfrequenz sanft ab, aber hin und wieder kann ein Pulsar einfach ausfallen und die Pulsfrequenz schnell ändern. Es ist unklar, warum genau diese Störungen auftreten, und sie sind unvorhersehbar, also müssen Sie davon ausgehen, dass Ihr Pulsar zwischen jetzt und der Uhrzeit, in der Sie sich befinden, keine Störungen aufweist. Wenn dies der Fall ist, ist Ihre Zeit möglicherweise ziemlich daneben. Um dies abzumildern, sollten Sie natürlich so viele Pulsare verwenden, wie Sie finden können. Wenn ein Pulsar eine andere Zahl als die anderen angibt, können Sie davon ausgehen, dass er gestört ist, und ihn verwerfen.

Der zweite Fall ist kniffliger. Jetzt gehe ich davon aus, dass Sie sich in einer Zeit befinden, die weit von unserer entfernt ist. Millionen oder möglicherweise Milliarden von Jahren von heute entfernt. In diesem Fall ist jede Hoffnung, eine genaue Zeit (oder sogar ein genaues Jahr) zu finden, völlig vermessen. Ihre allgemeine Zeit innerhalb des Universums können Sie bestenfalls ermitteln, indem Sie das aktuelle Alter des Universums messen. Wir kennen derzeit das Alter$13.799\pm 0.021\ \mathrm{billion\ years}$basierend auf den neuesten und größten Messungen . Sie können sehen, dass unsere Unsicherheit auf 21 Millionen Jahre gesunken ist. Wenn Sie ähnliche Messungen des Alters des Universums in Ihrer Zeit vornehmen, können Sie Ihre Zeit bestenfalls mit einer Genauigkeit von ~ 20 Millionen Jahren in Bezug auf unsere definieren. Aber wenn Sie eine Milliarde Jahre in der Zukunft sind, ist das meiner Meinung nach ein ziemlich gutes Maß.

Einiges davon könnte sich in das Gebiet von WorldBuilding StackExchange verirren, und das „Wann“ wird schwer abzuschätzen sein, da galaktische Rotation und Sterne, die verschiedene Phasen ihres Lebens durchlaufen, Konstellationen und Referenzpunkte mit der Zeit überflüssig machen können.

Wie StephenG erwähnte, können Pulsare aufgrund ihrer (normalerweise) unveränderlichen und nachweisbaren Rotationsperioden als Referenzpunkte verwendet werden. Die an Pioneer 10 und 11 angebrachten Plaketten geben die Position des Sonnensystems relativ zu nahegelegenen Pulsaren an. Pulsarkoordinaten wurden auch dem Voyager Golden Album hinzugefügt.

Die Alternative wäre, relativ feste Orte auf Ihrer „lokalen“ Himmelskugel anzunehmen und Ihre Position relativ zu ihnen und damit Ihr Ziel zu bestimmen. Dies setzt voraus, dass Sie wissen, wo sich Ihr Ziel relativ zu Ihren Bezugspunkten befindet. Die Lage des galaktischen Kerns, die Richtung der galaktischen Rotation, die Magellanschen Wolken oder andere extragalaktische Quellen könnten Ihre Bezugspunkte sein. Sie wären kaum genau, aber wenn Sie eine Voyager-ähnliche Reise durch die Milchstraße unternehmen, ist dies ein Anfang.

Der Standortteil des Problems wird hauptsächlich in Zephyrs Antwort behandelt. Dem stimme ich voll und ganz zu, aber der letzte Teil – der Azimut – ist in der Tat knifflig, aber Sie müssen auch definieren, was Sie unter Position im Azimut verstehen. Wenn Sie sich in der jüngeren Vergangenheit oder Zukunft befinden, wäre eine Definition möglich, basierend auf den Richtungen eines Netzwerks von radiolauten Quasaren mit hoher Rotverschiebung. Tatsächlich könnten genaue Messungen ihrer Rotverschiebungen dann mit einem kosmologischen Modell kombiniert werden, um Ihnen zu sagen, zu welcher genauen kosmischen Epoche Ihre Messungen gemacht wurden.

In ähnlicher Weise könnte ein kosmologisches Modell mit einer präzisen Messung der Temperatur des kosmischen Mikrowellenhintergrunds kombiniert werden, um Ihnen Ihr kosmisches Alter zu geben. Dies würde in jeder kosmischen Epoche funktionieren (vorausgesetzt, wir haben das kosmologische Modell richtig verstanden) und weitaus präziser sein als einige Alternativen, die Sie sich vorstellen können, wie z Sterne in den ältesten Kugelsternhaufen (vielleicht auf eine Milliarde Jahre genau).

Wenn Sie sich jedoch Milliarden von Jahren in der Zukunft oder Vergangenheit befinden, wird es unmöglich, die Azimutposition auf irgendeine gut definierte Weise zu definieren. Die Galaxie dreht sich mit einer nicht genau bekannten Geschwindigkeit, die mit dem Radius variiert. Entfernte Quasare kommen und gehen (oder genauer gesagt, schalten sich ein und aus); lokale Galaxien bewegen sich in Bezug auf unsere Galaxie mit nicht genau bekannten (tangentialen) Bewegungen. Vielleicht könnten Sie eine Definition in Bezug auf die Dipolausrichtung der kosmischen Strahlung machen, aber dies würde sich ändern, wenn sich die Bewegung der Galaxie aufgrund des Einflusses anderer Galaxien in der lokalen Gruppe und im Superhaufen ändert.