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时间究竟从哪来?
发布时间:2025-06-27 17:16    点击数:45 打印
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       一秒、在普通手表里不过是几个齿轮的转动和“喀嚓”一响。但是对铯原子钟而言,这意味着9192631770次的电子跃迁振荡。 

       在漫长的岁月里,过去人类只能利用日月星辰这类天然的“时钟”、根据它们在遥远天空上的位置大致判断时间,日出而作,日落而息。后来,人类发明了机械钟、摆钟和石英表。在19世纪70年代,麦克斯韦和开尔文就提出可以利用原子能级跃迁精准地计量时间,但直到 80年后,世界上第一台原子钟才问世。又经过10年发展,原子钟的精度才全面超过石英钟。 

       发展到今天,更稳定更准确的时间在一些物理定律的验证、深空探测、自主导航飞行、通讯、电信、金融等方面发挥着重要作用。天文观测、量子力学的研究都离不开精准的时间,我们生活中常用的全球定位系统(GPS)也依赖它,哪怕只是慢了一眨眼的时间,都会带来数万公里的误差。 

       在1967年的第十三届国际计量大会上,秒的定义跨入原子时代:铯原子中电子能级跃迁周期的9192631770倍为一秒。这个标准一直沿用至今。 

       1997年诺贝尔物理学奖授予美国加州斯坦福大学的朱棣文、法国巴黎的法兰西学院和高等师范学院的科恩•塔诺季、美国国家标准技术院的菲利普斯,以表彰他们在发展用激光冷却和捕获原子的方法方面所做的贡献。朱棣文是继杨振宁、李政道、丁肇中和李远哲之后第5位获诺贝尔奖的华裔学者。在激光冷却操控原子技术的基础上,直接诞生了铯喷泉原子钟,将原子钟水平提高了一个量级。铯原子钟的工作过程是铯原子像喷泉一样的“升降”。这一运动使得频率的获取和计算更加精确。 

       2004年,我国成功研制铯原子喷泉钟“NIM4”实现了600万年不差一秒,使中国成为能够自主研制铯原子喷泉钟的国家,成为国际上少数具有独立完整的时间频率计量体系的国家之一。2010年“NIM5可搬运激光冷却-铯原子喷泉时间频率基准”把中国时间频率基准的准确度提高到2000万年不差一秒。下一代已经进入调试阶段的NIM6将达6000万年不差一秒。 

       在全世界53个国家的70多个实验室,有500多个原子钟一起运转,维护着人类世界时间的稳定。国际计量局定时收集它们报送的数据,结合经过认证的少数几个国家计量院研制的基准原子钟校准,才最终产生国际原子时。2014年,中国的铯原子喷泉基准钟得到国际计量局的认可,成为继法、美、德、意、日、英、俄七国后,第8个参与维护世界时的国家,这也意味着中国对国际时间从拥有“话语权”到具备了“表决权”。