與時俱進(jìn)的計(jì)時科技

剛剛走出考場的小粗心感慨地說：“今天手表沒電池了，考試差點(diǎn)誤了交卷時間?！?/p>

一旁的小好問突然接了句：“真不知道古人科舉考試時沒手表是怎么把握時間的。”

小靈通立即回復(fù)說：“小好問，古人雖然沒時鐘，但也有自己的計(jì)時工具哦?！?/p>

神通廣大的奧秘精靈在一旁補(bǔ)充說：“沒錯，一千多年前的北宋，能工巧匠們就發(fā)明了水鐘、流沙鐘等計(jì)時工具。今天咱們不妨就追溯一下時間計(jì)量的前世今生吧！”

遠(yuǎn)古的時間尺度

“為了讓你們切身體驗(yàn)一下時間計(jì)量的發(fā)展歷程，我們今天要坐時間機(jī)器回到古代咯。不過啟程前，讓我先看看你們對于古代的時間計(jì)量了解多少。你們知道最古老的計(jì)時器是什么嗎？”

小靈通搶先回答：“我記得上次參觀故宮的時候，看到了一個用石頭做的大圓盤，上面有一根鐵棍，爸爸告訴我那是古代的計(jì)時器，叫日晷。”

小粗心：“我也聽說過日晷，是根據(jù)太陽照射的影子來推測時刻的儀器?！?/p>

小好問：“我以前在電視里看到過水鐘，據(jù)說是根據(jù)等時性原理滴水計(jì)時的儀器哦?！?/p>

【關(guān)主釋答】

你們提到的這兩種計(jì)時工具都是真實(shí)存在的，不過日晷的存在時間更長一些。日晷公元前就已經(jīng)出現(xiàn)了，而水鐘則是到了宋代才出現(xiàn)。

根據(jù)考古和古代文獻(xiàn)資料顯示，我們最古老的計(jì)時工具可以追溯到公元前2 357～公元前2 258年的堯帝時期，包括圭表和日晷兩種。圭表，由“圭”和“表”兩個部件組成。它和日晷一樣，也是利用日影進(jìn)行測量的古代天文儀器。圭表中的“表”是一根直立的標(biāo)桿，“圭”是正南北方向平臥的尺，表放在圭的南北兩端，并同圭相垂直。表主要用來產(chǎn)生日影，圭則用來度量正午日影的長度。根據(jù)正午時日影的長度人們可以推定二十四節(jié)氣，從日影長短的周期性變化可以確定回歸年的日數(shù)。

而日晷，據(jù)說是在圭表的基礎(chǔ)上發(fā)展而來。通常由銅制的指針和石制的圓盤組成。銅制的指針叫做“晷針”，垂直地穿過圓盤中心，起著圭表中立竿的作用，因此，晷針又叫“表”；石制的圓盤叫做“晷面”，安放在石臺上，南高北低，使晷面平行于天赤道面，這樣晷針的上端正好指向北天極，下端正好指向南天極。

之后的幾千年里，逐步出現(xiàn)了水鐘、流沙鐘等一些計(jì)時工具，它們均使用一定數(shù)量的流體，通過測量流體在特定方式下流動所需的時間來表示固定的時間間隔。這類不依賴于天文現(xiàn)象的“漏刻”計(jì)時儀器也有數(shù)千年的歷史了。

萬無一失的原子鐘

“隨著社會發(fā)展的需求，對時鐘精度的要求越來越高，于是石英鐘應(yīng)運(yùn)而生，它是通過石英鐘內(nèi)部穩(wěn)定的石英振蕩器來計(jì)時的。隨著科技的發(fā)展，人們對于時間精密測量的需求越來越高，又出現(xiàn)更多更精準(zhǔn)的計(jì)時工具。你們知道目前國際上最精準(zhǔn)的計(jì)時工具是哪種嗎？”

小粗心：“電子手表！我每次考試都靠它來計(jì)時。”

小好問：“難道不是石英鐘嗎？我媽媽說石英手表比機(jī)械表計(jì)時要準(zhǔn)確一些?！?/p>

小靈通：“我之前看雜志說有原子鐘，能達(dá)到數(shù)萬年才誤差1秒?！?/p>

【關(guān)主釋答】

這一關(guān)小靈通的回答是正確的。原子鐘是利用原子吸收或釋放能量時發(fā)出的電磁波來計(jì)時。由于這種輻射電磁波周期非常穩(wěn)定，再加上利用一系列精密的儀器進(jìn)行控制，原子鐘的計(jì)時就可以非常準(zhǔn)確了。最初并且最常用于原子鐘研制的元素有氫、銫、銣等堿金屬。原子鐘的精度可以達(dá)到每100萬年才誤差1秒。

對于原子鐘，科學(xué)家不遺余力地進(jìn)行探索并取得了巨大的研究成果，他們研究出了比現(xiàn)行的基準(zhǔn)鐘——銫原子鐘精度更高的時鐘，即光鐘。光頻標(biāo)的研究得到了大力發(fā)展，這種利用以原子的光學(xué)波段共振頻率標(biāo)準(zhǔn)作為時間頻率基準(zhǔn)的鐘——光學(xué)原子鐘，將人類對時間、頻率的測量精度又大大向前進(jìn)了一步！

因?yàn)樵隅娫跍y量時間頻率時，它的“尺子”就是原子共振時發(fā)出的波長，波長越短意味著“尺子”的刻度越精細(xì)，測量也就越精確。目前最新光鐘的測量精度已經(jīng)比微波原子鐘高出了100多倍！

為何北京時間由陜西發(fā)布

“大家都知道我們所在的時區(qū)是東八區(qū)，時區(qū)內(nèi)的時間也稱之為‘北京時間。但其實(shí)‘北京時間的發(fā)布地點(diǎn)并不在北京，而是在陜西，你們知道其中的原因嗎？”

小粗心：“我猜是當(dāng)時陜西最先引進(jìn)先進(jìn)的原子鐘吧。這里的時間計(jì)時是當(dāng)時最精準(zhǔn)的。”

小好問：“相較于北京，陜西的地理位置比較靠近中心位置，以這里的時間作為全國通用時間比較合理。”

小靈通：“嗯，我也認(rèn)同小好問的推測。”

【關(guān)主釋答】

沒錯，小好問的分析很有道理。20世紀(jì)50年代，美、蘇、日等發(fā)達(dá)國家就開始陸續(xù)建立國家的標(biāo)準(zhǔn)時間及授時系統(tǒng)。新中國成立之初，百業(yè)待興，意識到標(biāo)準(zhǔn)時間頻率發(fā)播臺的深遠(yuǎn)意義，毛主席便指出：“中國必須有中國的標(biāo)準(zhǔn)時間，中國的時間不能掌握在外國人手里！”

1966年3月26日，周恩來總理親批要在中國腹地建立自己的時間發(fā)播系統(tǒng)。

我國幅員遼闊，按照國際時區(qū)劃分的話，東西之間跨越了五個時區(qū)，首都北京處于東八區(qū)，但授時臺又必須建在我國的中心地帶，通過研究最終決定將陜西定為“北京時間”的發(fā)布地。每當(dāng)整點(diǎn)鐘時，中央人民廣播電臺便會發(fā)出由中國科學(xué)院國家授時中心發(fā)播的標(biāo)準(zhǔn)時間，人們則根據(jù)收音機(jī)發(fā)出的“嘟、嘟”聲調(diào)整校對自己的鐘表。

宇宙中一切物質(zhì)的起源和消亡，世間一切事物的產(chǎn)生和終結(jié)，地球上一切生命的誕生和滅亡……所有的這些都與時間緊密相關(guān)。因此，人們自古對于時間的計(jì)算就有著執(zhí)著的追求。0.01秒的時間差，不僅能決定百米短跑的冠亞軍，更有可能影響國家層面的科學(xué)、軍事行動。當(dāng)然我們在日常生活中，也要學(xué)會珍惜時間，把握每分每秒哦。