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时间是一个抽象的概念,它没有一个固有的形状,也没有与生俱来的衡量标准,它是在人类生产实践中逐渐形成的。
时间范畴的起源经历了一个漫长的历史过程。人类的生产实践和自然科学的发展,对时间范畴的起源起了决定性的作用。
语言的出现和具体时间概念的产生,是时间范畴起源过程中的第一次巨大飞跃;历法的产生,则是第二次飞跃。
作为时间的哲学范畴,是在哲学史中形成的。亚里士多德最早把时间以逻辑范畴的形态确定下来,基本完成了时间范畴的漫长的起源过程。
19世纪末,将一个平太阳日的1/86400作为1秒,并把这种以地球自转为基础的时间计量系统称为世界时。
20世纪以来,发现地球的自转运动存在着不规则变化,并有减慢的趋势,这样就使得世界时"秒"逐年变化,不能保持恒定。因此,按此定义复现秒的准确度只能达到1×10-8。
1960年第十一届国际计量大会决定采用历书时代替世界时。历书时是以地球的公转运动为基础的。历书时规定从1900年1月0日12时整起算的回归年的1/31556925.9747作为1秒。按此定义复现秒的准确度提高到1×10-9。
但是,历书时通常是由长时间的天文观测来测定的,观测精度较低,无法满足科学技术的飞速发展。
1967年第十三届国际计量大会决定用原子时取代历书时,原子时的秒定义为:"秒是铯—133原子基态的两个越精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631770个周期所持续的时间"。按此定义复现秒的准确度已超过1×10-13。
原子钟是目前人类最精确的时间测量仪器,它主要是利用原子不受温度和压力影响的固定频率振荡的原理制成。
虽然可能对很多人来说“原子钟”这个词还比较陌生,但它早已在无声无息中悄然融入了您生活。每天中央电视台发布的时间,就是由一台铯原子钟提供的。
事实上,地球上的基准时间“世界协调时”,是由全世界各个地方的原子钟组的数据,通过比对加权等技术处理后得到的。此外,卫星定位、网络、通讯时间同步都离不开原子钟,换句话来说,您用的GPS、手机、上网等等均依赖原子频标高精确度的时间系统。
自然界中,铷原子发生能级跃迁时,会产生每秒钟超过68亿次的电磁波震动,始终不变。铷原子钟就是利用这种自然现象制作出来的精密计时工具。
工程师们要利用真空罐,模拟铷原子钟在轨长期工作的环境,测试包括频率稳定度、漂移率、准确度等多项指标。
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