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(2023-11-29 12:00:00)| 分类： 军事与科技 |
一秒有多长时间？
2023-11-23
美国趣味科学网站11月20日刊登《一秒有多长时间？》：
16世纪，人们求助于技术手段解决这个问题，第一批可识别的机械钟问世。
制作钟表的核心，从根据太阳的位置计时，变成了制作一个振荡器并将固定量的振荡定义为等于一秒。
最早的机械摆钟，按照一年均值，设计特定频率——相当于一天文秒——滴答计时。接下来的几百年里，科学家制作了更好、更精确的振荡器，研发了其他各种计时系统，包括弹簧和齿轮。
16世纪，人们求助于技术手段解决这个问题，第一批可识别的机械钟问世。
制作钟表的核心，从根据太阳的位置计时，变成了制作一个振荡器并将固定量的振荡定义为等于一秒。
最早的机械摆钟，按照一年均值，设计特定频率——相当于一天文秒——滴答计时。接下来的几百年里，科学家制作了更好、更精确的振荡器，研发了其他各种计时系统，包括弹簧和齿轮。
1940年前后，石英晶体钟成了新的黄金标准。
向一块石英施加电压，它就开始振动，于是你就能非常精确地调整振荡频率。
这种精确度对于普通应用已经很好了，但不足以供真正的技术应用，比如互联网、全球定位系统或从事基础研究。因为每一片石英都是独一无二的，而且视其温度和压力等物理条件的不同，共振也略有不同。
为了实现真正的精确，钟表必须根据一些独立、不变的参照进行设置。这就是原子钟的切入点。
原子具有天然的固定共振。它们仅以特定的能量状态而存在，而且只能通过吸收或释放一定量的能量从一种状态变成另一种状态。这种能量对应精确的频率，因此可以利用这个频率作为计时参照。
第一台实用原子钟于1955年问世，它测算了一天文秒时间内，这些微波诱导的铯原子能量跃迁的次数。1967年，全球科学界一致同意根据一个数字重新定义一秒的长度，即国际单位制现在对一秒的定义：铯原子9192631770次能量振荡持续的时间。
此后，天文秒在继续变化，与此同时原子秒保持在精确的9192631770次振荡。天文时的这些变化实际上意味着，每隔几年，科学家必须增加一闰秒，从而让地球放慢的自转跟上原子时间的速度。这个闰秒将于2035年取消，科学家和政府机构尚未想出如何处理这个微小差异。
然而，科学家并不满足于这个精确到千万亿分之一秒的定义。世界各地的研究团队都在研究更加精确的光学原子钟：利用锶和镱等元素中能量更高的可见光诱导的原子跃迁，将这种精确度提高100倍以上。事实上，科学家正在讨论是否应利用紫外线和可见光源取代微波，根据光学时钟振荡再次重新定义一秒的时间长度。
可见，一秒的精确定义还会更改。
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