Was ist die beste Maßeinheit für den Zeitanteil eines nicht erdgebundenen Lichtjahrs?

Das gleiche Problem wurde von Sagan et al. als sie die goldenen Schallplatten machten, um mit den Voyager-Sonden zu reisen. Sie beschlossen, die Zeit anhand der Lichtwellenlänge zu definieren, die durch einen allgegenwärtigen Spin-Übergang in Wasserstoffmolekülen erzeugt wird, mit denen ich nicht vertraut bin. Trotzdem, wenn es gut genug für Sagan ist!

Es wäre genauso natürlich, die Länge auf diese Weise zu definieren. Soweit ich weiß, durchdringt diese Mikrowelle mit einer Wellenlänge von 21 cm das bekannte Universum (geht sogar durch Staubwolken), und die verknüpfte Stapelaustauschantwort beschreibt sie als „berüchtigt“. Eine höchst charmante Beschreibung. In jedem Fall ist die einzelne Einheit für tägliche Messungen geeignet, unser heimeliges Lichtjahr beträgt 2^55 (ish) davon, und der Durchmesser des bekannten Universums beträgt etwa 2^91 davon.

Ich hoffe, das hilft, viel Glück beim Bau deines Universums!

Hier ist ein Physics.SE-Link , der die Voyager-Aufzeichnungen und den H2-Spin-Übergang beschreibt. Ein Wikipedia-Artikel ist hier .

Bearbeiten: Vielen Dank an Kingledion für die Formatierung, sehr geschätzt! Ich habe peinlicherweise erst beim erneuten Lesen bemerkt, dass unser OP zusätzlich nach einer Weltzeit gefragt hat. Für dieselbe Wasserstofflinie entspricht eine Sekunde etwa 1,4 Milliarden Wellenperioden oder (vielleicht universeller) 3 Sekunden sind etwa 2^32 Wellenperioden. 2^42 (wichtige Zahl) Wellenperioden sind etwa 51 Minuten, und ein Jahr sind etwa 2^55,3 davon. Wenn November und Dezember optional wären, eher 2^55. :)

Es gibt keine offensichtliche. Es gibt vieles, was man verstehen und interpretieren kann, aber dann stößt man auf das Übersetzungsproblem, dass das, was eine Zivilisation intuitiv finden mag, eine andere nicht.

Erwägen Sie, „Lichtjahr“ in etwas anderes umzuwandeln, da Sie die Halbwertszeit eines bestimmten Isotops vorschlagen. Menschen könnten dazu tendieren, ein grundlegendes universelles Maß zu definieren – nennen Sie es die Stellar Distance Unit – wie die Entfernung, die das Licht in einem Vakuum während der Halbwertszeit des Ruthenium-106-Isotops zurücklegt. Warum das? Weil seine Halbwertszeit 373,59 Tage beträgt, was nur ein bisschen länger ist als ein Erdjahr, wodurch die Stellar Distance Unit bequem dem Lichtjahr nahe kommt. Eine Spezies auf TRAPPIST-1g könnte stattdessen Thullium-170 als offensichtlichen Kandidaten betrachten: Mit einer Halbwertszeit von 128,6 (Erd-)Tagen ist es nur ein bisschen länger als zehn Umlaufbahnen des Planeten um TRAPPIST-1 (123,5 Tage). Das setzt natürlich ein Zählsystem zur Basis 10 voraus. Sie könnten eine völlig andere verwenden, was die Zahlen ändern würde, die sie für relevant halten würden.

Wie auch immer, es ist ziemlich einfach, eine bestimmte Halbwertszeit in eine andere Sprache einer technologischen Zivilisation zu übersetzen, damit sie wissen, von welcher Sprache Sie sprechen. Warum sich also Sorgen machen, anzunehmen, dass es einen Standard gibt, dem alle zustimmen werden? Wenn Sie mit einer anderen Zivilisation sprechen, ist die Annahme, dass sie Zugang zu einfachen Taschenrechnern hat, die Umrechnungen durchführen können, eine vernünftige Annahme, und sie werden in der Lage sein, ein Lichtjahr in jede Einheit umzurechnen, die sie üblicherweise verwenden.

Die Planck-Länge zu einer großen Potenz reicht aus, wenn Sie eine universelle Konstante wollen, die tatsächlich universell ist.

Wenn Sie sich vollständig von nicht-universellen Zeitmessungen lösen wollen, könnten Sie Dinge in Intervallen der Plankenlänge messen. Laut der Wikipedia-Seite:

Es wird angenommen, dass die Planck-Länge die kürzeste sinnvolle Länge ist, der Grenzabstand, unterhalb dessen die eigentlichen Vorstellungen von Raum und Länge aufhören zu existieren. Jeder Versuch, die mögliche Existenz kürzerer Entfernungen durch Kollisionen mit höherer Energie zu untersuchen, würde unweigerlich zur Entstehung von Schwarzen Löchern führen. Kollisionen mit höherer Energie würden, anstatt Materie in feinere Stücke zu spalten, einfach größere Schwarze Löcher erzeugen.

Es ist also eine ziemlich universelle Konstante, die sich (vorausgesetzt, die aktuelle Theorie hält) auf jede Zivilisation übertragen würde, die fortgeschritten genug ist, um sie zu entdecken. Sein Wert ist$1.616×10^{-35}\ meters$. Ziemlich bequem, es gibt$5.854×10^{50}\ plank\ lengths$in einem Lichtjahr , so dass Sie ganz einfach Ihre eigene definierte Einheit bilden könnten$10^{50}\ plank\ lengths$und haben eine ähnlich große Einheit, die von jeder nicht-universellen Zeitmessung losgelöst ist.

Das Problem bei dieser Antwort ist, dass sie unser (relativ willkürliches) Basis-10-System verwendet. Ich empfehle, auf ein Basis-2-System umzusteigen, was uns gibt$~2^{169}\ plank\ lengths$in einem Lichtjahr. Dies können Sie runden, was Sie für richtig halten. Ich würde empfehlen, entweder 128 oder 256 zu wählen, da beide Zweierpotenzen sind.

Danach hängt die Benennung davon ab, was Sie zu Ihrer "Standardlänge" machen möchten. In SI ist es das Meter, das ist$~2^{34}\ plank\ lengths$. Von dort aus skalieren Sie mit SI-Präfixen, bis Sie Ihren Stellvertreter für das Lichtjahr erreichen.

Das Problem, eine universelle Zeiteinheit zu finden, beschäftigt Physiker seit langem, und die derzeit beste Lösung ist auf zehn signifikante Stellen genau. Die gegenwärtige Definition des zweiten ist "die Dauer von 9 192 631 770 Strahlungsperioden, die dem Übergang zwischen den zwei Hyperfeinniveaus des Grundzustands des Cäsium-133-Atoms entsprechen" . Daher haben wir bereits eine universelle Zeiteinheit: die Periode dieser Strahlung.

Da diese Periode sehr kurz ist, wird eine Lichtperiode klein sein: etwa 0,032612256 Meter. Für astronomische Entfernungen sollten wir ein vernünftiges Vielfaches verwenden. Da ist ungefähr ein Jahr$2.9·10^{17}$Perioden könnte die Licht-Exaperiode eine nützliche Einheit sein (1 Licht-Exaperiode = 3,44 Lichtjahre).

Es muss beachtet werden, dass die Periode bereits ausgewählt wurde, um die Sekunde zu definieren, da sie mit großer Genauigkeit gemessen werden kann. Andere natürliche Phänomene wie die Erdrotation sind nicht regelmäßig genug oder messbar genug, um eine gute Definition einer Zeiteinheit zu liefern. Das gilt für Halbwertszeiten instabiler Isotope: Sie können nicht über einige signifikante Zahlen hinaus genau gemessen werden.

Interessanterweise könnte die Annahme dieses Zeitraums als Basiszeiteinheit einige Vorteile haben, die den Übergang erleichtern würden:

• Für Astronomen ist 1 Licht-Exaperiode nur etwas mehr als ein Parsec.
• Für Länder, die noch nicht vollständig metrisch sind, beträgt eine Lichtperiode etwa ein Zehntel Fuß, daher könnte der Übergang zu Periodeneinheiten einfacher sein als die Metrik.
• Für metrische Länder sind 30 Lichtperioden in der Nähe von 1 Meter - näher als 3 Fuß. Daher ist es einfacher, sowohl imperiale als auch metrische Einheiten in Punkte zu übersetzen, als zwischen imperialen und metrischen Einheiten zu übersetzen.

Darüber hinaus könnte die Verwendung der Petaperiode (etwa 30 Stunden) anstelle des altmodischen Tages zu einer längeren Anzahl produktiver Stunden führen, obwohl dies die zirkadianen Zyklen der Erdlinge etwas belasten könnte.

Was ist die beste Maßeinheit für den Zeitanteil eines nicht erdgebundenen Lichtjahres?

Es gibt keine, denn Zeit ist relativ :

Nach der Relativitätstheorie ist die Zeitdilatation ein Unterschied in der verstrichenen Zeit, die von zwei Beobachtern gemessen wird, entweder aufgrund eines Geschwindigkeitsunterschieds relativ zueinander oder durch unterschiedliche Lage relativ zu einem Gravitationsfeld . Aufgrund der Natur der Raumzeit wird gemessen, dass eine Uhr, die sich relativ zu einem Beobachter bewegt, langsamer tickt als eine Uhr, die im eigenen Bezugssystem des Beobachters ruht . Eine Uhr, die unter dem Einfluss eines stärkeren Gravitationsfeldes steht als die eines Beobachters, wird auch gemessen, langsamer zu ticken als die eigene Uhr des Beobachters.

Sogar Satelliten im Orbit um die Erde zeigen dieses Phänomen:

Eine solche Zeitdilatation wurde wiederholt demonstriert, zum Beispiel durch kleine Unterschiede in zwei Atomuhren, nachdem eine von ihnen auf eine Weltraumreise geschickt wurde, oder durch Uhren auf dem Space Shuttle, die etwas langsamer laufen als Referenzuhren auf der Erde, oder Uhren auf GPS und Galileo-Satelliten laufen etwas schneller.

Daher werden sogar die Atomuhren, auf die in anderen Antworten verwiesen wird, auf verschiedenen Planeten und verschiedenen Raumschiffen unterschiedlich schnell ticken.

Sicher ist nur, dass der Zeitpfeil immer nach vorne zeigt .

Annahmen

timeIch gehe davon aus, dass Sie über und distanceinnerhalb desselben relativen Bezugsrahmens sprechen .

Zeit der Erde

Aus Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Second

Die SI-Definition von Sekunde ist "die Dauer von 9 192 631 770 Perioden der Strahlung, die dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinniveaus des Grundzustands des Cäsium-133-Atoms entspricht".

Erdentfernung

Aus Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Metre

Der Meter ist definiert als die Länge der Strecke, die Licht im Vakuum in 1/299 792 458 Sekunden zurücklegt

Dies entspricht etwa 30,66 Perioden Cäsium 133

Universum Zeit/Entfernung

Wenn wir "von vorne anfangen" timeund distanceimmer noch auf Cäsium 133 basieren könnten. Was auch immer der Rest des Universums verwendet, wird von ihren Technologien abhängen.

Anstelle einer willkürlichen Zählung von Cäsium 133 wäre es jedoch wahrscheinlich etwas Universelleres$\ 2^x$Perioden von Cäsium 133.

Sie könnten Ihre universellen Präfixe auf denen basieren, die in Computern verwendet werden. Das heißt, anstelle von kilo-, mega-, giga-würden Sie bit-, byte-, verwenden word-.

Beispielmessungen

• 1 Meter = Entfernung, die das Licht in 30,66 ... Perioden von Cäsium 133 zurücklegt

• 1 halbes Byte Entfernung (~0,5 Meter) = Entfernung, die das Licht zurücklegt$\ 2^4$Perioden von Cäsium 133

• 1 Lichtjahr = Entfernung, die das Licht zurücklegt$\ 28.9915 * 10^{16}$Perioden von Cäsium 133

• 1 qword distance (~63,3 Lichtjahre) = Entfernung, die das Licht zurücklegt$\ 2^{64}$Perioden von Cäsium 133

• 1 Sekunde =$\ 9.1923 * 10^9$Perioden von Cäsium 133

• 1 Wortzeit (~7,13 µs) =$\ 2^{16}$Perioden von Cäsium 133

• 1 dword Zeit ( ~467 ms ) =$\ 2^{32}$Perioden von Cäsium 133

• 1 qword Zeit (~63,3 Jahre) =$\ 2^{64}$Perioden von Cäsium 133

Cäsium 133

Ich verwende Cäsium 133 nur als Referenz, weil so eine Sekunde offiziell definiert ist.

Die Atomuhren der Erde verbessern sich. Es besteht kein Zweifel, dass der Rest des Universums etwas anderes verwendet. Außerdem haben Cäsium-133-Uhren möglicherweise keine ausreichend hohe Auflösung für genaue FTL-Sprünge. Schließlich könnte die Zeitauflösung die Auflösung von 1 Plankenzeit haben - eine leichte Variation der Antwort von ACAC.

Aus Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_clock

Experimentelle Atomuhren des 21. Jahrhunderts, die nicht auf Cäsium basierende Sekundärdarstellungen der Sekunde liefern, werden so präzise, ​​dass sie wahrscheinlich als extrem empfindliche Detektoren für andere Dinge als die Messung von Frequenz und Zeit verwendet werden. Beispielsweise wird die Frequenz von Atomuhren durch Schwerkraft, Magnetfelder, elektrische Felder, Kraft, Bewegung, Temperatur und andere Phänomene leicht verändert. Die experimentellen Uhren neigen dazu, sich weiter zu verbessern, und die Leistungsführerschaft wurde zwischen verschiedenen Arten von experimentellen Uhren hin und her verschoben.