物理学における時間

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出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/05/03 22:18 UTC 版)

力学系

力学系理論・散逸構造を参照。

時間は、系の幾何学的形状を明らかにし、操作することを可能にする力学系のパラメータ化（英語版）であると言うことができる。「時間はカオスの暗黙の帰結（すなわち、非線形性（英語版）・不可逆性）である」と主張されている。ブノワ・マンデルブロは、彼の著書『多重フラクタルと1/fノイズ (Multifractals and 1/f noise)』で内在時間 (intrinsic time) を導入している。

信号

前提知識
電気工学信号処理

信号は、上述の電磁波の応用の一つである。一般に、信号は、当事者と場所との間の通信の一部である。信号の例として、木に結ばれた黄色のリボン、教会の鐘（英語版）の音などがある。信号は会話の一部であり、プロトコルに関係する。別種の信号として、町の時計や鉄道駅の時針の位置がある。利害関係者は、時間を知るために、その時計を見たいかもしれない（初期の時報の形式である報時球など）。

加速された質量粒子の世界線の発展。この世界線は、この時空図の時間的(timelike)に上部と下部に制限されている。この世界線は、上部（未来）または下部（過去）の光円錐を横切ることはできない。左右のセクション（光円錐の外側にある）は空間的(spacelike)である。

我々は観測者として、「過去」の光円錐の中にいる相手や場所から信号を受信することができる。しかし、「過去」の光円錐以外の相手や場所からの信号を受信することはできない。

電磁波の方程式の定式化によって、電気通信の分野が創設された。19世紀の電信では、いくつかの大陸と海域に渡る電気回路により、単純な短点、長点、スペースなどによる符号を送信することができた。このことから、一連の技術的問題が浮上してきた（Category:同期を参照）。しかし、我々の信号システムは、ジッターを除去する必要がある準同期（英語版）の状態に限り、ほぼ同期することができる。

つまり、システムはGPSのような技術を使って（工学的な近似で）同期させることができる。GPS衛星は、重力波や他の相対論的要因が回路に与える影響を考慮する必要がある（自己クロック信号（英語版）も参照）。

計時標準の技術

現在の米国の主要な計時標準は、レーザー冷却セシウム原子泉であるNIST-F1（英語版）であり^[33]、最新の時間と周波数の標準である。過去には、アンモニアによる原子時計（1949年）、セシウムによるNBS-1（1952年）・NIST-7（1993年）が使われていた。それらの時計の不確かさは、5年間で10,000ナノ秒/日から0.5ナノ秒/日に減少した^[34]。2001年現在、NIST-F1の不確かさは0.1ナノ秒/日である。より正確な周波数標準の開発が進められている。

この時間・周波数標準では、セシウム原子の集団は1マイクロケルビンの温度にレーザ冷却される。原子は、6つのレーザー（各空間次元ごとに2つずつ、垂直（上下）・水平（左右）・前後）によって球状に集められる。垂直のレーザは、セシウムの球をマイクロ波空洞に押し込む。球が冷却されると、セシウムの集団はその基底状態まで冷却され、上記の「秒」の定義に記載されている固有周波数で光を発する。セシウムの集団からの放射には、11の物理的影響が考慮され、NIST-F1の時計で制御される。これらの結果はBIPMに報告される。

さらに、参照水素メーザーは国際原子時 (TAI) の周波数標準としてBIPMに報告されている。

時間の測定は、フランス・セーヴルにある国際度量衡局 (BIPM) によって監督され、測定の均一性と国際単位系 (SI) へのトレーサビリティを保証する。BIPMは、各国の計量研究所で構成される一連の諮問委員会を通じて、メートル条約の権限の下で活動している。

脚注

^ Considine, Douglas M.; Considine, Glenn D. (1985). Process instruments and controls handbook (3 ed.). McGraw-Hill. pp. 18–61. ISBN 0-07-012436-1
^ 例えば、ガリレオ・ガリレイは自由振動の周期を自分の脈拍で測定した。
^ ^a ^b オットー・ノイゲバウアー The Exact Sciences in Antiquity. Princeton: Princeton University Press, 1952; 2nd edition, Brown University Press, 1957; reprint, New York: Dover publications, 1969. Page 82.
^ 例えばウィリアム・シェークスピアの『ハムレット』に、次のような一節がある。" ... to thine own self be true, And it must follow, as the night the day, Thou canst not then be false to any man."
^ “Heliacal/Dawn Risings”. Solar-center.stanford.edu. 2012年8月17日閲覧。
^ Farmers have used the sun to mark time for thousands of years, as the most ancient method of telling time.
^ エラトステネスは地球の大きさの測定にこの基準を使用した
^ フレッド・ホイル (1962), Astronomy: A history of man's investigation of the universe, Crescent Books, Inc., London LC 62-14108, p.31
^ メソポタミア（現代のイラク）天文学者は3500年以上前に肉眼で天文観測を記録した。パーシー・ブリッジマンは、20世紀に操作的定義を定義した。
^ 肉眼#天文学として#肉眼による天体観測は、1609年にガリレオの望遠鏡による観測で廃止された。 Galileo Galilei Linceo, Sidereus Nuncius (星界の報告) 1610.
^ http://tycho.usno.navy.mil/gpstt.html http://www.phys.lsu.edu/mog/mog9/node9.html Today, automated astronomical observations from satellites and spacecraft require relativistic corrections of the reported positions.
^ “Unit of time (second)”. SI brochure. 国際度量衡局 (BIPM). pp. Section 2.1.1.3. 2008年6月8日閲覧。
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