Wie spät ist es im Weltraum?

Das wäre eigentlich kein großes Problem.

Ein freundlicher Wissenschaftler kommt vorbei und erklärt Ihnen, dass Zeit relativ ist und sich in verschiedenen Bezugsrahmen unterschiedlich bewegt

Das ist wahr, was auch wahr ist, dass die meisten Referenzrahmen, in denen sich eure Zivilisation bewegen wird, fast denselben Zeitfluss erfahren.

Sie müssen sich sehr schnell bewegen, um einen großen Unterschied zu bemerken.

Sie werden höchstens hier und da ein paar Sekundenbruchteile daneben liegen. Wir passen dies bereits in GPS-Satelliten an, sodass die Gleichungen nicht schwierig sind und unsere Computer sie leicht berechnen und automatisch anpassen können. Wenn Sie wissen, wie schnell Sie fahren, können Sie sich auf die Zeitverschiebung einstellen.

Zu viel Arbeit?

Übertragen Sie einfach die Ortszeit für das System zusammen mit dem Ort der Übertragung. Wenn Ihr Schiff das Signal empfängt und weiß, wo es sich befindet, kann es die Lichtentfernung aus dem Referenzsignal bestimmen und die Mikrowellenuhr des Schiffs entsprechend einstellen. Sie können sogar mehrere Sendestationen mit bekannten Standorten verwenden und ein Sonnensystem-Positionierungssystem, ein SSPS, einrichten. Mithilfe von Trilateration kann Ihr Schiff dann Standort und Ortszeit von denselben Signalen erhalten.

Sie haben den Nagel auf den Kopf getroffen: Im Allgemeinen laufen alle Uhren unterschiedlich schnell, abhängig von ihrer Geschwindigkeit und Position relativ zu Gravitationsfeldern. Zum Beispiel erleben wir auf der Erde eine andere Zeitrate im Vergleich zu Satelliten im Orbit.

Aber nur weil Zeit relativ ist, heißt das nicht, dass wir nicht wissen können, wann ein Schiff sein Ziel erreicht. Wir brauchen nur, dass sich alle auf ein bestimmtes Inertialsystem einigen, in dem Zeiten gemessen werden. Sobald sich alle einig sind, können Sie einfach Ihr eigenes Raumzeit-Koordinatensystem in das Referenzsystem umwandeln und dann in das Koordinatensystem eines anderen umwandeln.

Wir tun dies bereits vereinfacht mit Zeitzonen. Ich kann 13:45 Uhr EST (UTC-5) in 18:45 Uhr UTC konvertieren und dann in 2:45 Uhr (+ 1 Tag) Pekinger Zeit (UTC+8) konvertieren. In Ihrem Fall wird die Mathematik komplexer , da die Zeitrate unter anderem von der relativen Geschwindigkeit abhängt. Die Umstellung wird wahrscheinlich per Computer erfolgen: Sie fragen einfach Ihren Steuermann, wann Sie in Alpha Centauri ankommen, und er liest auf seinem Navigationsdisplay „5 Wochen, 3 Tage, 8 Stunden und 31 Minuten und es wird Dienstag, der 22., 6:56 Uhr sein, wenn wir dort ankommen."

Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass in jedem Koordinatensystem jeder Punkt in der Raumzeit eins zu eins einem eindeutigen Satz von Koordinaten zugeordnet wird. Solange Sie angeben, in welchem ​​Rahmen sich Ihre Koordinaten befinden, gibt es keine Verwirrung.

Genau wie wir es jetzt tun

Während die Uhren an zwei Orten voneinander abweichen, geschieht dies (a) langsam und (b) vorhersehbar. Sie können sie also genauso behandeln, wie wir jetzt Zeitzonen behandeln, und möglicherweise eine davon als "privilegiert" auswählen - zB GMT oder UTC. Wenn Sie eine nicht lokale Zeit verwenden möchten, tickt sie nicht mit der gleichen Geschwindigkeit vorwärts (wie auf der Erde) und die Versätze zwischen verschiedenen Orten sind im Gegensatz zu den Zeitzonen der Erde variabel (es sei denn, Sie verwerfen einfach alle Physik); Daher sind die Berechnungen im Kopf nicht durchführbar - aber für Computer sind sie trivial.

So wie man derzeit (z. B. an Hotelwänden) mehrere Uhren sieht, die „Londoner Zeit“, „New Yorker Zeit“ und „Tokio-Zeit“ anzeigen, wäre es trivial, eine (elektronische) Uhr zu haben, die anzeigen würde 'Erdzeit' und 'Sirius-Zeit'; und es wäre trivial, wenn Ihre Planungssysteme alles automatisch in die Zeitskala umwandeln würden, die für Sie am bequemsten ist, und es so anzeigen – wieder so, wie es die aktuelle Kalendersoftware für Meetings tut, wenn sich die Teilnehmer in unterschiedlichen Zeitzonen befinden.

Das Hauptproblem besteht darin, einen gemeinsamen Zeitstandard zu etablieren, um Ihre lokalen Uhren darauf auszurichten. Dann spielt es keine Rolle, ob sich Ihr lokales Zeitsystem davon unterscheidet (z. B. möchten Sie Ihre planetarischen Zeitskalen auf die Rotation dieses Planeten stützen), da Sie zwischen Ihrer lokalen Zeit und der "universellen" Zeit umrechnen können . Beachten Sie, dass die "universelle" Zeit auch nicht mit einer Rate von einer physikalischen Sekunde pro universeller Sekunde gehen muss, sodass selbst Dinge wie Planeten in der Nähe von schweren schwarzen Löchern (a la Interstellar ) kein Problem für Ihre Zeitmessung darstellen.

Was bleibt, ist also, eine gute Quelle für eine Basiszeit zu finden. Eine Möglichkeit dafür könnten Pulsare sein. Pulsare sind astronomische Objekte, die grundsätzlich für eine natürliche Taktung sorgen. Ein Nachteil ist, dass man dieselben Pulsare nur sieht, wenn man sich ausreichend nahe an der Erde befindet, weil man sie nur sieht, wenn man von ihrem „leichten Feuerstrahl“ erfasst wird. Diese Methode funktioniert also nur, wenn Ihr Imperium nicht zu groß ist. Aber dann, wenn Sie an die Relativitätstheorie gebunden sind, wird Ihr Imperium wahrscheinlich sowieso nicht zu groß sein. Alles innerhalb des Sonnensystems ist definitiv nah genug, und auch die Nachbarsterne sind es.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine Reihe von Zeitsignalsendern auf / in der Nähe verschiedener Planeten zu haben und die Zeit aus ihren Signalen durch eine GPS-ähnliche Berechnung zu berechnen. Mit anderen Worten, bauen Sie ein interplanetares GPS (IPPS?) auf und verwenden Sie es sowohl zur Bestimmung Ihrer Position als auch Ihrer kanonischen Weltzeit.

Wenn Sie eine Möglichkeit haben, Daten mit angemessener Geschwindigkeit über Planeten/Sonnensysteme/Galaxien zu übertragen, könnten Sie irgendwo eine Uhr (vielleicht einen Satelliten) haben, die als Basiszeit dient, zu der alle Uhren fragen können, was " universelle Standardzeit " ist " ist es.

Wenn nicht, könnten Sie eine Reihe von Satelliten haben, die in Zonen mit ähnlichen Schwerkraftbedingungen gehalten werden, damit die Zeit für jeden von ihnen ähnlich fließt, und sie von Zeit zu Zeit synchronisieren. Dann prüft jede "Uhr" die UST mit dem nächsten Satelliten, wodurch eine weniger leistungsstarke Datenübertragung erforderlich ist.

Wenn Ihr Imperium wirklich so groß ist, dass es tatsächlich mehrere Galaxien umfasst, möchten Sie vielleicht die Standarduhr auf den kosmischen Mikrowellenhintergrund stützen.

Siehe zum Beispiel Physik-Stack-Austausch

Nachdem Sie sich für eine Standarduhr entschieden haben, müssen Sie natürlich eine Basiszeit einstellen. Als eine galaxisumspannende Zivilisation sollten Sie über die Technologie verfügen, um den Beginn des Universums dafür nutzen zu können!

Alternativ würde eine Zivilisation mit FTL wahrscheinlich diese Technologie verwenden, um Uhren zu verwalten. Die spezielle Relativitätstheorie berücksichtigt, wie Lichtsignale zwischen Beobachtern weitergegeben werden, um zu ihren Schlussfolgerungen in Bezug auf Uhren zu gelangen. Es wird also davon abhängen, wie das Gesetz der Begrenzung der Lichtgeschwindigkeit gebrochen wird, das bestimmt, wie Uhren synchronisiert werden.

Ja! Einfach "Mach es so!"

Beim Geschichtenerzählen passiert genau das im Allgemeinen.

Allerdings besteht nur dann eine Chance, wenn es eine augenblickliche oder nahezu augenblickliche Form der Kommunikation gibt. Wenn bekannt ist, wie lange es dauert, von einem Punkt zum anderen zu reisen, dann gibt Ihnen das Wissen, wann das Schiff abfährt, eine sehr gute Vorstellung davon, wann es ankommen wird. Es spielt keine Rolle, ob die Crew 1 Woche Erfahrung hat, während für alle anderen eine 4-wöchige Transitzeit gilt. Die Vorhersage, wann sie Ortszeit ankommen sollte, sollte „relativ“ einfach sein (Wortspiel beabsichtigt).

Ohne nahezu sofortige Kommunikation wird es viele Berechnungen und Annahmen geben.

Sie müssen zwei Begriffe unterscheiden: Ortszeit und globale Zeit.

Sie müssen sich nur auf die Weltzeit einigen, und in einer supertechnologischen Welt, in der alles vom Computer erledigt wird, kann dies eine so lächerliche Zahl sein wie "die Anzahl der Sekunden seit dem 1. Januar 1970".

Wenn sich zwei Personen mit unterschiedlicher Ortszeit treffen möchten, werden sie sich auf den globalen Zeitwert einigen, aber die Denkweise wird sowieso ihre Ortszeit sein, ähnlich wie bei einem Treffen mit einem Freund im Ausland: Sie stimmen zu eine UTC-Zeit, aber notieren Sie sich die Ortszeit in Ihren Zeitplänen.

Nun zum technischen Teil der Frage:

Was wäre die UGC (universelle galaktische Uhr)? Die Idee ist dieselbe wie jetzt: Sie fixieren ein rotierendes Objekt X , das stabil genug ist, und Sie zählen seine Rotationsperioden. Dies kann eine Galaxie sein (also am Ende wäre die typische Lebensdauer eines Menschen sehr kurz, 10 ^-8 oder sogar klein, aber wen interessiert es, es ist nur eine Zahl), eine Gruppe von Galaxien oder was auch immer.

Wie würden Sie sich auf die Zeit beziehen, wenn die Relativitätstheorie berücksichtigt werden muss? Nun, die Zeit an jedem Ort im Raum wird auf folgende wohldefinierte Weise gemessen:

1. Du änderst deine Geschwindigkeit so, dass du dich relativ zu X nicht bewegst .
2. Sie messen den Abstand d zu X .
3. Sie erhalten den Zeitstempel t von X .
4. Der UGC - Wert an Ihrem Standort ist dann T = t - cd , wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist.

In Wirklichkeit verfolgen Sie Ihre Ortszeit natürlich selbst hochpräzise (das tun Sie jetzt, wenn Sie auf Ihre Uhr schauen), Sie kennen Ihre Bewegungen, sodass Sie die relativistischen Korrekturen berechnen können. Von Zeit zu Zeit kalibrieren Sie Ihre Uhr mit UGC .

Es gibt keine Zeit im Raum, weil Gleichzeitigkeit relativ ist. http://en.wikipedia.org/wiki/Simultanität

In verschiedenen Bezugsrahmen kann man sehen, dass ein Ereignispaar A und B A vor B oder B vor A oder gleichzeitig stattgefunden hat. Nur weil unsere Bezugsrahmen auf der Erde so ähnlich sind, sind wir uns alle über die Reihenfolge der Ereignisse einig.

Das soll nicht heißen, dass Ereignisse keine kausalen Beziehungen haben. San Francisco konnte erst nach dem Erdbeben wieder aufgebaut werden. Ich frage mich, ob dies eine Grundlage für eine baumartige, teilweise geordnete Vorstellung von Weltzeit liefern würde?

Wenn Sie wissen, wie viel schneller eine Uhr auf Planet A ist als auf Planet B, kompensieren Sie einfach lokal.

Sie könnten auch die Magie, die Sie verwenden, um die Nicht-Kausalität schneller als das Licht zu brechen, verwenden und sie so anpassen, dass sie ein Zeitsignal durch das gesamte Imperium sendet. Haben Sie FTL-Funk oder reisen Informationen mit der Geschwindigkeit der schnellsten Kurierschiffe? In diesem Fall könnte ein "Gauner" den Behörden einen Schritt voraus sein, indem er sich ständig so schnell bewegt wie der Kurier, der Nachrichten über seine Verbrechen trägt.

Oder Sie könnten einfach den „Hyperraum“ mit seltsamen Strömungen füllen, sodass die Reisezeit teilweise zufällig ist. Damit sind wir im Zeitalter des Segelns fertig geworden.

Die Uhrzeit muss nicht überall gleich bleiben. Es muss nicht auf jedem Planeten und auf jedem Schiff 1 Uhr morgens sein. Das ist irre und seltsam, und wenn es einen interessanten Orbital- oder Rotationsmechanismus gibt, der das nicht mehr machbar machen würde, dann tun Sie Folgendes. Sie halten die Zeiteinheiten gleich.

Vielleicht hat ein Planet die gleiche Anzahl von Stunden wie die Erde. Aber vielleicht gibt es welche, die mehr oder weniger haben. Aber Sie können eine Reisezeit angeben, keine Ankunftszeit. Da die Zeit relativ ist und Sie keine buchstäbliche Universal Standard Time einrichten , können Sie einfach äquivalente Zeiteinheiten verwenden.

Ich denke, das würde in Ihrem Fall so funktionieren: Das Schiff verlässt den Hafen zu einer bestimmten Zeit auf einem Planeten und braucht einige Stunden, Tage, Wochen oder was auch immer Sie haben, um sein Ziel zu erreichen. Wenn eine Fernkommunikation besteht, kann dies den Personen mitgeteilt werden, die die Ankunft des Schiffes erwarten. Nun, die Sache ist, dass für uns hier auf der Erde ein Tag 24 Stunden hat, aber es geht auch um die Positionen der Sonne und der Erde. Sie müssten also die Bedeutung des Zeitablaufs und der Rotation des Planeten im Orbit strikt trennen.

In einem solchen Imperium könnten Sie sicherlich einen Pulsar, der von Ihrem Hauptplaneten aus sichtbar ist, als Ihre "Standarduhr" definieren und einen Tick-Zähler über Ihr Imperium senden. Auf diese Weise wird jeder mit der gleichen extrem genauen Uhr synchronisiert, die um Kommunikationsverzögerungen korrigiert wird. Für zusätzliche Präzision können Sie auch mehr als ein Observatorium synchronisieren. Somit ist auf allen Planeten gleichzeitig der galaktische Tag 102927.

Wenn Ihre Frage "Welche Zeitzone wird an Bord der Internationalen Raumstation verwendet" lauten sollte, lautet die Antwort UTC-Zeit. Andere Länder neigen dazu, die Zeitzone des Standorts zu verwenden, von dem aus ihre Raumschiffe gestartet wurden. Ich bin davon ausgegangen, dass sich Ihre Frage auf tatsächliche Raumfahrzeuge bezieht und nicht auf einige der bisher angebotenen Antworten.