¿Cómo mediría el tiempo una civilización posplanetaria?

La hora local probablemente dominaría. Habría un fuerte deseo de tener escalas de tiempo que se alineen con los amaneceres y atardeceres planetarios locales.

Sin embargo, para el tiempo universal, existe una regla general: ¿por qué inventar un nuevo esquema cuando ya existe uno? Hemos estado investigando las referencias de tiempo exactas durante un tiempo. Es posible que necesitemos actualizarlos eventualmente, pero deben permanecer cerca:

• UT1 - ligado directamente a la rotación de la tierra
• UT2: como UT1 pero con algunos factores de suavizado (histórico, ya no se usa)
• UTC: intenta mantenerse sincronizado con UT1 agregando segundos bisiestos, pero por lo demás está vinculado a...
• TAI/EAL - Promedio ponderado de muchos relojes atómicos. Definido para comenzar desde una época del 1 de enero de 1958 a las 00:00:00 (donde asumió la hora de UT2). Originalmente llamado TAI, pero renombrado como EAL para que TAI pudiera ser...
• TAI: igual que EAL, pero con un ajuste para tener en cuenta la dilatación del tiempo gravitacional, ralentizándolo en aproximadamente un factor de billonésima. Esto les hizo actuar como si estuvieran al nivel medio del mar.
• TCB - Tiempo baricéntrico, que es más efectivo para el trabajo interplanetario. Da cuenta de la dilatación del tiempo gravitacional como si fuera un reloj en reposo con respecto al sistema solar, pero fuera del pozo de gravedad del sol. (¡Difiere de TAI en aproximadamente 490 ms al año!)

En teoría podría definirse un tiempo más genérico basado en el reposo galáctico. Sin embargo, esto sería una vez más solo un escalar. Lo más probable es que mantengamos las Épocas anteriores (inicio del temporizador) porque hay pocas razones para cambiarlas. Quizás una alianza interestelar podría acordar una Época de compromiso en el camino.

Las unidades en el futuro pueden no ser segundos. Sin embargo, eso no es más que una conversión de unidades, por lo que es fácil de agregar. Es el manejo de los relojes atómicos y la relatividad lo que es tan esencial.

Todavía usaremos el segundo como base de frecuencia, definido en términos de procesos físicos.

Para anotar el tiempo de forma portátil, como asegurarse de que su nave alcance el planeta en su órbita, el tiempo en segundos como lo usa Unix. ¿En qué marco de referencia se anota el tiempo? Para fines de logística y comercio en el sistema solar, se diseñaría un marco de referencia adecuado. Podría ser mucho más simple que lo que se usa en la Tierra ahora (para GPS, etc.) porque la Tierra está girando . Una base simple sería tratar la posición del sol en el espacio, medida por un reloj hipotético que no gira ni se mueve con respecto al sol.

Pero el centro del sol no es realmente un lugar natural para medir. Modelemos el sol como una esfera hueca con la masa en el caparazón y restemos las contribuciones de la gravedad de los planetas, e imaginemos un reloj inmóvil en cualquier lugar dentro de la parte hueca.

Pero eso se está complicando y el modelo está limitado por la precisión de la observación y los cambios a lo largo del tiempo. Rasca eso.

¿Qué tal mirar púlsares distantes? Modele su cadencia teniendo en cuenta la mecánica orbital del sistema y su tasa de desaceleración. Tenga varios, de modo que si uno cambia debido a una anomalía, se puede quitar y recalibrar. Combine estas bases de frecuencia ajustadas de una manera similar a como se hace ahora con los relojes atómicos. Defina el tiempo no para el centro sino para un observador distante teórico, y ese valor se ajusta en función de su posición en el sistema solar (relatividad general) y movimiento (relatividad especial).

Aún así, la precisión posible nunca será tan buena como la de los relojes locales que miden la hora local, y la tecnología impulsará mejoras basadas en lo que sea posible .

El trazado de eventos en el espacio-tiempo para el registro de datos utilizará un solo número, contando los segundos. Pero, ¿qué usarán los humanos? Toda clase de cosas. Marte usa soles locales porque la energía solar está ligada a la rotación natural. Las personas que viven en algún lugar pueden tener ciclos que son significativos para ellos y que impregnan toda actividad. Las personas generalmente viven en un ciclo de 24 horas debido a la biología, independientemente de las condiciones locales, pero eso podría ser una cuestión de elección si una simple píldora o señales ambientales pueden hacer que las personas normales se enfrenten (digamos) al ciclo dinural marciano.

Los ciclos similares a “semanas” parecen ser útiles, ya que las civilizaciones han tenido períodos de 5 a 10 días para los horarios de trabajo y la planificación personal. Entonces, cualquier cosa que se pueda hacer para encajar con los ciclos primarios impuestos, en algún lugar dentro de ese rango, será una semana y el término es deliberadamente no estandarizado y se usa con la convención local.

También existe el deseo de sincronizarse con aquellos con los que está trabajando, razón por la cual las bases en la Antártida usan la zona horaria de su cadena de suministro principal e ignoran la zona longitudinal correcta. ¿Los astrónomos en el polo sur (por ejemplo , el experimento BICEP ), especialmente los cuidadores durante el invierno, siguen un horario de 24 horas cuando el sol nunca sale y la maquinaria funciona sin parar? nunca he preguntado

Las computadoras no tendrán problemas para estampar su entrada de registro con una "fecha estelar" universal, y para mediciones científicas podría ser necesario indicar su tasa de tiempo de línea mundial , pero eso no es necesario para eventos a escala humana.

Si los ciclos de la semana varían, la costumbre local podría nombrar los días de manera creativa con la intención de tener florituras personales. O bien, puede existir un estándar para los nombres de los días en las semanas de cada duración, o alguna combinación de comenzar con los nombres comunes de la semana laboral pero nombrando especialmente los días de importancia local.

Para resumir, una colonia o lugar de trabajo puede tener ciclos de tiempo significativos, que pueden ser el período de rotación del planeta o algo completamente diferente. El cronometraje humano construido alrededor de eso será variado, local y un gran desastre. El cronometraje oficial será un solo número escalar.

Si bien JDługosz puede tener razón en que habrá muchos tiempos "locales", para la gran mayoría de los propósitos solo habrá un tiempo "universal", y muy probablemente un tiempo basado en el paso de los segundos.

El tiempo UNIX es una buena medida, por extraña coincidencia, el tiempo de "inicio" en realidad está cerca de cuando el hombre aterrizó en la Luna (en lo que respecta a los eventos históricos, en realidad comenzó a las 00:00:00, hora universal coordinada (UTC), jueves , 1 de enero de 1970). Entonces, si tuviera que usar el tiempo UNIX, entonces podría fechar eventos desde su proximidad al alunizaje con un poco de factor de error. Siglos a partir de ahora, la mayoría de la gente probablemente elegirá creer que el 00.00.00 realmente fue cuando el hombre aterrizó en la Luna, al igual que las fechas dC en los calendarios georgiano y juliano miden desde el "nacimiento de Jesús", o que el nuevo milenio comenzó 01 de enero de 2000 en lugar de 01 de enero de 2001...

Estandarizar el tiempo de esta manera significa que todos los calendarios coincidirán (todos saben lo que sucedió en 1000197960), y el uso de segundos estándar también ayudará en la programación, las marcas de tiempo y el mantenimiento de registros electrónicos y cálculos para vuelos espaciales.

De hecho, el uso de la hora local en lugar de la hora UNIX probablemente se considerará una rareza y una forma en que la política en particular declara que "no" (o no desea estar) conectado a la red de manera significativa. Los asteroides y las colonias espaciales que vuelan libremente tendrán pocas excusas para no usar el tiempo UNIX, ya que su orientación a la estrella de origen y el período de rotación pueden ajustarse arbitrariamente. En un futuro lejano, incluso puede ser posible generar pares gravitatorios para hacer que las lunas y los planetas pequeños giren a la velocidad deseada, aunque probablemente cualquiera que viva en esa época simplemente ajuste su propio entorno personal para satisfacer sus necesidades.

Parece que está buscando un entorno de ciencia un tanto dura, por lo que el cronometraje simple no es lo único de lo que debe preocuparse.

Ya se han propuesto varios buenos argumentos con los que estoy de acuerdo con respecto a la estandarización del tiempo (tanto como lo conocemos hoy) en todo el universo y su relación con los ciclos locales que existen. Por razones prácticas e históricas, tiene sentido mantener la escala de tiempo que usamos hoy en día como una especie de tiempo "universal", porque una vez que dejas la Tierra se convierte en una unidad arbitraria, entonces, ¿por qué reinventar la rueda cuando ya tenemos todo? diseñado para usar este sistema? (Consulte la explicación de la dilatación del tiempo en la parte inferior para obtener un poco más de detalles al respecto).

Lo que más falta hasta ahora son las implicaciones biológicas.

¿Qué pasa con el cuerpo?

Los procesos del cuerpo humano se basan en su propio reloj interno, lo que se conoce como ritmos circadianos . Casi todas las partes de su biología e incluso la psicología dependen de ellos. Hay numerosos estudios sobre los efectos de la interrupción del ritmo circadiano en el cuerpo humano que muestran que es un proceso lento pero, en última instancia, desastroso. No importa a dónde vayamos en el universo, nuestros cuerpos no funcionarán correctamente sin tenerlos en cuenta.

Las interrupciones de estos ritmos provienen de muchas fuentes. Parecen estar regulados principalmente por la luz, lo cual es una obviedad ya que el sol controla prácticamente todos los ciclos de la vida en el planeta. Ciertas longitudes de onda de luz desencadenan procesos biológicos que le dan a su cuerpo información importante, como cuándo debe estar despierto y cuándo debe estar dormido, y combatir o interrumpir esos ciclos causa estrés físico y mental, insomnio y, en última instancia, conduce a un mayor riesgo de problemas médicos que amenazan la vida. condiciones.

Tratar con él

Si va a extenderse, la gente no puede simplemente "lidiar con" un horario de día/noche diferente, o incluso una longitud de onda de luz diferente de una nueva estrella, para empezar. Todavía tendrían que estar en un ciclo de aproximadamente 24 horas (creo que hay algunos estudios que dicen que funcionamos mejor en ciclos de 25 horas, pero no puedo encontrar uno) y la luz a la que están expuestos tendría que ser un poco regulado para evitar la interrupción de los patrones de sueño. Podría intentar obligar a las personas a adaptarse a un cambio en eso, pero luego tendría que permitir que ocurran más de 40,000 años de evolución.

La mejor manera que se me ocurre de manejarlo, dependiendo de cuán "dura" deba ser la ciencia, es algún tipo de modificación genética menor que hace que las personas sean resistentes a la influencia de la luz, y luego simplemente usaría algún tipo de dispositivo de ayuda para dormir para controlar su biología individual. Recomendaría no desviarse del ciclo de 24 horas porque entonces está jugando con el núcleo de la biología humana, pero este método le daría suficiente variación para que las personas vivan bajo la luz del sol perpetua en un mundo bloqueado por mareas con una estrella azul. y no les molestaba ni un poco, y podrían viajar a diferentes lugares con solo consecuencias menores.

Fantasma en la concha

Si tiene personas que "cargan" su conciencia en una computadora, el tiempo del reloj sería fundamental para su funcionamiento (sin un poco de creatividad en biotecnología o similar que no use circuitos de computadora tradicionales), pero no hay necesidad de desviarse del estándar. sistema de cronometraje "universal". Si fuera necesario para la eficiencia, estas personas podrían desarrollar su propio estándar universal, pero fácilmente podrían rastrearlo y convertirlo a la hora "normal" casi instantáneamente, por lo que no necesariamente interrumpiría nada. Lo que es más interesante para mí es explorar cómo este proceso de carga afectaría su psique y las relaciones con sus compatriotas más blandos...

Una nota final sobre la dilatación del tiempo

La dilatación del tiempo realmente no importaría para el cronometraje más allá de encontrar una fórmula para mantener los relojes de todos a la misma velocidad. Necesitaría una forma de sentir su velocidad relativa, y los relojes probablemente tendrían múltiples piezas de información, como cuánto tiempo ha pasado para usted en comparación con, por ejemplo, la Tierra o cualquier constante universal que elija, y tal vez la edad de alguien sería medido por su movimiento personal en lugar de en años estándar, pero eso requeriría un control constante de la velocidad desde el nacimiento hasta la muerte. Tal vez la gente simplemente aprendería a estimarlo y dejaría de preocuparse tanto por celebrar los hitos de su edad. Eso podría tener algunos efectos interesantes en la sociedad. La edad legal para hacer varias cosas como conducir/volar sería difícil de medir, así que tal vez cambiarían a algún tipo de medida física o prueba de aptitud. No importa cómo lo maneje, si desea tener en cuenta explícitamente la dilatación del tiempo, deberá leer un poco para ver exactamente cómo se mide. Creo que Physics.SE tiene muchas publicaciones al respecto.

Esperemos que eso le brinde una visión general lo suficientemente buena de los aspectos más allá de las matemáticas de cronometraje. Avísame si necesitas alguna aclaración.

¿Querrán un tiempo universal?

El tiempo universal es un concepto reciente que cobró importancia con la invención del tren. Antes del tren, dos ciudades pueden haber definido el "mediodía" como cuando el sol estaba en su punto más alto en el cielo. Esta es una definición bastante universal del mediodía, pero los relojes de la ciudad más al este estaban, digamos, 10 minutos por delante de la ciudad del oeste. Esto no fue gran cosa . Ni siquiera eso, los ciudadanos dirían que si los relojes de ambas ciudades mostraran la misma hora, entonces uno de los relojes estaría incorrecto . ¿De qué sirve un reloj si no se relaciona con el universo mecánico y coincide con el sol?

Hoy, hemos dividido el mundo en 24 zonas horarias por conveniencia . Los relojes que no perderán un tic en un millón de años aún pueden estar "equivocados" hasta media hora, dependiendo de su ubicación en la zona horaria. Hemos hecho esto porque ahora estamos en comunicación "simultánea" con personas de todo el planeta. Si la civilización se expande a 10 horas luz, este ya no será el caso. Además, los relojes súper precisos que la gente lleva consigo se desincronizarán debido a los efectos de la relatividad.

¿Quizás nuestras prioridades en el cronometraje son la excepción? Una curiosidad entre los períodos de tiempo preindustrial y espacial, cuando "simultáneo" y "sincronizado" eran conceptos reales e importantes.

Cada planeta tendría un tiempo estándar, con períodos que tienen sentido. El día de Marte es 20 minutos más largo que el de la Tierra. Así que podría agregar un par de minutos aquí o allá, o hacer un lapso de tiempo, donde el reloj marca la medianoche y se detiene durante 20 minutos, luego comienza de nuevo.

Cada planeta tendría su propio tiempo, y luego habría un tiempo galáctico, como la marca de tiempo de Unix o la fecha estelar de Star Trek. Algo que no tiene relación con ningún planeta o estrella. En su mayoría, solo se usaría a bordo de naves estelares y comunicaciones/negocios interplanetarios internos .

Tal vez basarlo en rotaciones de un púlsar central o algo así. Algo confiable.

Editar:
la vida de los humanos está dictada por los ritmos circadianos, lo que significa que dormimos, luego nos despertamos, comemos y, finalmente, tenemos que volver a dormir. Algunas personas han tratado de evitar esto, pero ninguna de las técnicas es tan efectiva. Vivir fuera del ritmo (trabajadores del tercer turno, por ejemplo) es duro para tu cuerpo. Puedes hacerlo y acostumbrarte, pero las 3 AM seguirán siendo un punto bajo.
Si descubren una cura para el sueño, esto podría cambiar.

En diferentes mundos con diferentes estrellas y diferentes duraciones del día, el ritmo deberá ajustarse, pero algo que se sienta natural funcionará, hasta el punto de que la mayoría de las personas duermen durante un período, están despiertas durante otro período y comen aproximadamente a la misma hora. mismos tiempos, ya partir de ahí se desarrollará naturalmente un tiempo local.

La observación de un púlsar predeterminado desde todos los lugares podría usarse para medir el tiempo. Dado que todos en este escenario serán de origen terrestre y la frecuencia del púlsar predeterminado se conoce como observada desde la tierra, todas las medidas de tiempo local se pueden convertir a una medida terrestre o cualquier otra civilización que haya realizado suficientes observaciones del púlsar en su ubicación. para tener en cuenta cualquier dilatación del tiempo.

Las comunicaciones podrían tener un sello de tiempo en el conteo de pulso actual y fechas futuras basadas en el conteo.

http://www.cv.nrao.edu/course/astr534/PulsarTiming.html

Suponiendo que la mayoría de los humanos vienen a vivir fuera del mundo, ¿cuál es probablemente la forma de cronometraje más aceptada?

A lo largo de los eones, la medición/cálculo de la longitud de Planck nos daría una unidad de tiempo más pequeña, casi con certeza redefiniríamos nuestro segundo como un múltiplo de esta unidad más pequeña.

Usaríamos los segundos como un estándar universal y una época acordada para comenzar a contar. Por el momento, esta es la época de Unix. Dado el aumento en el tamaño de las palabras de la computadora, así como el espacio de almacenamiento, esto probablemente eventualmente se ajustará a una referencia absoluta e invariable, como el nacimiento del universo.

El tiempo universal probablemente estaría separado del tiempo local y usaría los poderes de la base para rastrear el paso del tiempo. Actualmente la base que usamos es diez, posiblemente podría ser diferente en el futuro.

La hora local haría referencia a los ciclos cercanos y aumentaría la duración y la importancia del ciclo. La hora local se usaría todos los días, ya que se podría asignar importancia a una "hora" en particular, etc. La hora universal puede ser la hora local si no hay ciclos de importancia (deben tener una importancia cíclica regular), esto parece más probable en "cargado". individuos, especialmente si no tienen ciclos internos.

Para las personas cargadas, pueden moverse hacia el uso de la unidad de tiempo más pequeña como un "segundo". Principalmente porque el estado del segundo como unidad base se debe a que las escalas de tiempo y el punto de referencia son relevantes para nosotros. Si llegamos al punto de encajar el pensamiento de un día entero en el espacio de un segundo, necesariamente redefiniríamos el "segundo" adoptando posiblemente un nuevo nombre para poder mantener el anterior. La necesidad se ve mejor cuando se miran los horarios. Mirar un itinerario "Llamar a casa a las 5:30" no tiene sentido si 1/24 de segundo se siente como una hora, necesariamente redefiniría la hora a 1/24 de un segundo actual, o tal vez adoptaría completamente nuevo mediciones.

Como nota final, probablemente sea mejor observar que nuestras unidades han cambiado con el tiempo. Si bien no es mucho debido a la inercia histórica, cuando dejas atrás la historia y visitas las estrellas, pierdes esa inercia que te detiene.

Es muy probable que las civilizaciones futuras mantengan diferentes escalas de medición del tiempo para diferentes eventos en el espacio-tiempo.

Para las ceremonias religiosas, cada religión tendría que decidir si las ceremonias se realizarán según la hora local de la persona o según la hora de algún lugar específico, como la Tierra. Tenga en cuenta que ya tenemos discrepancias aquí en la Tierra ahora, por ejemplo, el año musulmán es más corto que el año gregoriano en 12 días, creo. Por lo tanto, cuando un musulmán te dice que tiene 65 años, es posible que haya nacido hace solo 63 años según la forma cristiana de contar los años.

La marcación de aniversarios , como los días de la independencia, los cumpleaños, las ceremonias de conmemoración y los matrimonios, probablemente se realice según la hora local de los lugares o las personas. Titán puede celebrar 2 días de independencia por cada 120 veces que India celebra su independencia. Sin embargo, un indio en una nave espacial a Alpha Centari y de regreso puede necesitar celebrar 15 días de independencia india durante su viaje de 700 días debido a la dilatación del tiempo. Durante ese tiempo, sus padres solo celebraron dos veces el cumpleaños de su hijo durante los 15 años que esperaron su regreso.

Los privilegios y responsabilidades legales , como la edad para beber y la edad para conducir, deberán coordinarse con la dilatación del tiempo experimentada por la persona. Tal vez las tarjetas de identificación nacionales tengan un dispositivo de cronometraje, similar a cómo los trabajadores de radiación usan dosímetros en la actualidad.

Las actividades que deben realizarse en un horario necesitarán su tiempo calculado según la ubicación donde se lleva a cabo esa actividad. Las estaciones de un planeta no cambian solo porque los granjeros viajen a otros sistemas estelares. La planificación de regresar a algún planeta para atender las cosechas en temporada tendrá que ser coordinada para que suceda una vez cada vez que el planeta gire alrededor de su sol.

Me imagino que necesitaremos computadoras que nos ayuden a calcular cuándo ocurren los eventos y cuándo debemos dejar nuestro destino actual para llegar al lugar adecuado en el momento adecuado, teniendo en cuenta tanto la distancia como la velocidad de viaje esperada.

Se me ocurrió esta idea para el "tiempo de púlsar universal" hace un tiempo, mientras luchaba por escribir un software de programación que pudiera manejar zonas horarias y saltar... cosas. Todo el mundo se sincroniza con un púlsar. Su período es el nuevo segundo.

Dependiendo de tu velocidad relativa y del campo gravitatorio en el que te encuentres, puedes percibir segundos rápidos o segundos lentos. Con el tiempo, el púlsar se ralentizará y el segundo se alargará.

Sin embargo, siempre que dos o más personas se reúnan, sus relojes tontos (contadores de pulsos) coincidirán en que ha transcurrido la misma cantidad de segundos desde la última vez que se encontraron. Creo que esta es la propiedad más importante de un sistema de cronometraje.

Warhammer 40K ya ha presentado un sistema de datación: Imperial Dating System .

Esto se basa en la idea de que la única fuente autorizada es el sistema Sol, y que cada otro sistema tendrá sus propias fechas, que pueden avanzar a un ritmo más rápido o más lento que el sol. Su solución es hacer que un marcador de precisión forme parte de la fecha.

El punto clave es que necesita dos cosas: 1) una fuente autorizada y 2) una forma de sincronizar con esa fuente. Puede cambiar el método de datación imperial para que el dígito de verificación de precisión se refiera a cuánto tiempo ha pasado desde la última sincronización, pero es esencial tener alguna forma de hacer la corrección.

Dado que su civilización es galáctica, deben tener algún método de comunicación FTL ya disponible, de lo contrario, también podría hacer que cada región use su propia hora local; la única razón por la que necesitaría un tiempo universal coordinado, es si necesita para coordinar eventos entre zonas horarias.