時間是人類文明發(fā)展中形成的一個概念,其本質可以理解成對環(huán)境變化的規(guī)律性概括。從人類文明早期的日出而作日落而息,到如今形成明確的單位來確定時刻并確定標準時間,“時間”概念的不斷細化背后其實是人類文明以及科技水平的不斷發(fā)展。以至于到了今天,當我們在提起“現在幾點?”的時候,我們已經有一個明確的量化單位來確定時間,并且?guī)缀跽l都可以通過手邊、手機等來獲取時間的答案。但是大家有沒有想過這么一個問題——我們現在習以為常的時間,到底是怎么確定下來的呢?
可不要小看這個問題,當我們在思考手表、手機等設備上的時間“準不準”的時候,其實已經下意識的認可了標準時間的概念,也正因為標準時間的存在,所以我們才能用時間來明確作息,規(guī)劃生活。
標準時間是根據國際標準時間系統(tǒng)確定的時間,我們使用的北京時間則是是基于標準時間計算而來的時間。簡單來說,標準時間給處于不同地區(qū)的國家一個物理層面的統(tǒng)一時間,并且基于地方時間一個固定的參考“坐標”。不過事實上,即便是標準時間,曾經不標準過。過去的標準時間為格林尼治標準時間(GMT),當時是以地球自轉時間作為標準,以本初子午線作為0點。但是由于地球的運行軌道其實是橢圓,地球每天的自轉是有些不規(guī)則的,而且正在緩慢減速,因此,GMT很快被由原子鐘確定的協(xié)調世界時(UTC)取代。
可以說,原子鐘重新定義了“時間”的標準。
原子鐘是基于物理學的基本原理設計的計時裝置,起初是為了探索宇宙而設計的,并且精度可以達到到每2000萬年才誤差1秒。而伴隨著原子鐘的誕生,通信、
交通、金融等領域都發(fā)生了巨大的改變——因為我們有了更加精準的時間測量手段。這也是為什么說原子鐘在潛移默化中提高了我們的生活品質。
而與此同時,如今非常成熟的衛(wèi)星導航系統(tǒng)其實也是依賴于原子鐘才能為我們提供準確的定位服務的——要知道,即便是十億分之一秒的誤差,也會帶來0.3米的距離誤差。事實上,我們現在可以獲得北京時間的權威渠道,也是通過原子鐘組和世界時測量系統(tǒng)產生,并發(fā)播到全國的。
那么如今原子鐘的精度到底可以到什么程度呢?72億年僅偏差1秒!
前不久,我國科研團隊成功研制萬秒穩(wěn)定度和不確定度均優(yōu)于5×10^(-18)(相當于數十億年的誤差不超過1秒)的鍶原子光晶格鐘。并在此基礎上對鍶原子光晶格鐘的系統(tǒng)頻移因素開展了逐項評定,最后確定了系統(tǒng)的不確定性為4×10^(-18),相當于72億年才會產生1秒的偏差??刹灰】催@個數字,這項技術的誕生相當于將一只腳邁入了重新定義“秒”的范疇,為后續(xù)構建新一代全球時間基準乃至提供引力波探測、暗物質搜索的新方法等提供了重要的技術基礎。
當然,原子鐘技術的發(fā)展也不僅僅是精度那么簡單,實際上,包括如何將原子鐘確定的時間準確的傳達出去,或者將原子鐘安裝于
航天器、衛(wèi)星等設備上,原子鐘及相關技術的發(fā)展是非常復雜的。可以確定的一點是,原子鐘已經成為我們生活中重要且必要的一項技術,或許我們并不會親自接觸這些產品,但是這些儀器設備在不斷發(fā)展的過程中,卻在無時無刻的影響著我們。我們正在接受被原子鐘不斷“定義”的時間。
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