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科學(xué)家為什么要研究原子鐘?

 昵稱tfKn5 2019-04-06

非常感謝“用戶2336299810466”的信任和邀請。

其實(shí)這個問題也好理解:為了更精確地測量時間。

回顧一下歷史其實(shí)人在不斷進(jìn)化的過程中就開始慢慢去嘗試測量時間啦。

原始人,應(yīng)該是跟動物差不多,至少是知道白天和黑天。

等到人從原始社會慢慢進(jìn)入到文明社會人開始從太陽月亮的運(yùn)動中尋找測量時間的方法:比如中國的日晷。

后來慢慢的人們根據(jù)太陽的運(yùn)動和月亮的運(yùn)動,分別發(fā)展出來:太陽歷和月亮歷,又根據(jù)地球繞太陽公轉(zhuǎn)的時間把一年定義為365天,根據(jù)地球自轉(zhuǎn)的一周的時間定義為一天。

為了更細(xì)致的去區(qū)分一天的時間,人們不約而同的把一天的時間分成了12等分。然后又去發(fā)明了測量每個等分之間間隔的方法。

其實(shí)那時候想精確測定一天、一年都是很困難的?,F(xiàn)在無法想象,建立相對精確的天和年究竟我們?nèi)祟惛冻隽硕嗌俚呐Α?/p>

但畢竟人還是很聰明的,后來發(fā)明了很多方法。咱們還是說種吧。

種類太多,咱們就拿幾個比較熟悉的。先說說日晷。這玩意其實(shí)主要看一天內(nèi)影子的長度。其實(shí)想精確點(diǎn),這就需要非常有經(jīng)驗(yàn)的人。所以,這玩意其實(shí)實(shí)用性并不是很大,只能給那些有權(quán)有勢的人用,還得安排懂技術(shù)的人看著。

沙漏、水漏。這玩意,誰能保證肯定準(zhǔn)?估計(jì)誤差不會小,但是應(yīng)該是比日晷高。最關(guān)鍵的是,這玩意基本上不用人看著。應(yīng)該說是一個巨大的進(jìn)步。

后來人們發(fā)現(xiàn)了某些運(yùn)動具有等時性的特點(diǎn),那些搞科學(xué)、搞技術(shù)的人就利用某些周期性的運(yùn)動來測量時間:比如單擺的等時性。老郭家里還有一個掛鐘就是這種。

隨著科學(xué)的發(fā)展,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了更多的等時性運(yùn)動。比如老郭小時候用的石英表,現(xiàn)在還有很多腕表都是石英表。這種表示利用石英晶體在通電后震蕩的周期性制作的,測量時間的精度已經(jīng)非常高了。

這之后還有光鐘,等到現(xiàn)在,科學(xué)家更是發(fā)現(xiàn)了更精確的原子鐘。就是利用

原子軌道上的電子,穩(wěn)定的周期性釋放出光子的特性來進(jìn)一步提高時間的測量精度。

那么制作這么高精度的原子鐘究竟有什么實(shí)際意義呢?我們普通的日常生活中,如果精確到秒,我們已經(jīng)感覺上很精確了,夠用了。

這其實(shí)主要是因?yàn)楹芏嘈枰呔鹊膽?yīng)用。比如咱們現(xiàn)在的GPS,因?yàn)橛幸π?yīng)和相對論效應(yīng),會導(dǎo)致時間測量上的誤差,而一天內(nèi),這個誤差積累起來,足夠讓地面的測量精度差出去上百公里以上。所以,如果想讓GPS可以成為一個能夠應(yīng)用的系統(tǒng),必須保證測量誤差在允許范圍內(nèi),這就要求非常高的時間測量精度。這就對時間的測量提出了非常高的要求。

可以說,沒有原子鐘就沒有我們的北斗導(dǎo)航。相信,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,今后還會有精度更高的時鐘出現(xiàn)。

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