时间之秒:度量宇宙的精确刻度

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在历史的长河中,人类一直在探索如何准确地度量时间。354年前,约翰·威尔金斯,一位主教兼皇家学会创始人,发表了一篇长达638页的论文,提出了一个全球通用语言的方案。然而,在这篇论文中,还有一个将永远改变世界的想法——一个基于自然世界的标准通用度量系统。

今天,除了少数例外,现代世界依赖于一个与威尔金斯最初提出的相似的共享度量系统——公制系统。但这个系统的基础始终存在问题:一个与物理对象相连的度量系统,其精确度仅限于这些物理对象。因此,在2019年,构成公制或SI系统基础的单位被重新定义,不再依赖不完美的人类制品,而是由永不变化的自然数学常数定义。

在这个标准度量系统的基础上,现代科学和社会得以建立。然而,为了使这一切运作,我们仍需要物理测量一个单位——秒。那么,谁决定了“秒”是什么?这正是让许多人夜不能寐的问题。

在美国华盛顿特区的美国海军天文台,你可以找到一些可能是人类手造的最精确的测量设备——非常非常精致的时钟。这里,时间几乎是从零开始的。在这里,我们了解到,从古代埃及人将日夜划分为更小的部分,到希腊人借用这一概念,将一天划分为24小时,再到伊朗天文学家阿尔·比鲁尼将时间细分为60部分,时间的划分越来越精细。

但是,地球是一个糟糕的时间基准,因为它的自转速度在长时间尺度上是在减慢的。因此,科学家们决定寻找一种更精确的测量“秒”的方法,他们尝试使用原子。原子钟的原理是,它们内部有某种东西以非常精确的速率摆动,它们只是计算这些摆动的次数,并将其转换为我们理解的单位。

自1967年以来,“秒”被定义为铯-133原子中价电子的9,192,631,770次超精细跃迁的时间间隔。如今,最精确的原子钟可以将“秒”测量到超过15位小数,它们每秒摆动数十亿次。然而,即使是原子钟也有其不完美之处,环境条件、相对论、磁场等因素都会导致两台原子钟在极小的分数秒上出现分歧。

在海军天文台,他们操作着大约100个原子频率标准。这些时钟的信息每100秒被分析一次,然后生成一个每秒一次的脉冲。事实上,由于我们可以比宇宙中任何其他事物更精确地测量秒,自2019年以来,长度、质量、电流、温度、光强度的基本单位现在都根本基于“秒”。

但是,原子时间几乎太好工作了,它比地球本身还要准时,所以我们不得不不断校正原子时间以保持与混乱的旧地球同步。这就是闰秒的由来。

从我们醒来到入睡,我们做的每一件事都围绕着时间。在这个精确的时间背后,有着惊人的技术和科学,以及许多非常聪明的人在工作。感谢你花时间观看我们最新的视频,现在是你喜欢和订阅,点击那个小铃铛按钮,以便我们上传视频时你能够及时收到通知的时候,因为这将帮助新的好奇学习者在这片算法汤中找到这些视频。

时间之秒,是度量宇宙的精确刻度,是我们生活中不可或缺的一部分。

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