上古四方曰宇,往古来今曰宙,时间自宇宙大爆炸开始,见证了世界上一切物质的孕育与消亡。从寒来暑往,候鸟迁徙到月亮的阴晴圆缺,再到太阳东升西落,人类逐步感知到时间的周期性交替变化,因而时间的最早计量也是从天文学领域开始的。

爱因斯坦曾说:“时间不能脱离宇宙及其事件的观察者而独立存在,时间是宇宙与其观察者之间的联系的一个方面”。虽然人们现在对于日历的划分和使用非常的熟悉,但是古人从摸索到最终形成历法却历经了上千年的时间。古时科学家观测天象,以日出日落、昼夜交替为一日,以晦弦朔望、月相变化一周为一月。但是年的概念最早来源于春种秋收、鸟兽迁徙等自然现象,人们将此类重复发生的事件总结出较长的时间周期称之为年。《庄子·逍遥游》有云:朝菌不知晦朔,蟪蛄不知春秋。晦朔代指一月,春秋即为一年。

时间计量的方法(时间计量科普时间的计量)(1)

(图片来源于百度图片)

随着人类对自然认知的加深,时间计量也越来越精细。在1960年以前,以地球自转为基础的世界时作为首次统一的时间计量标准被广泛应用,由于地球自转速度变化的影响造成世界时的不均匀性,世界时在1960年之后被历书时所取代。但是,世界时作为地球自转参数之一,至今仍被应用在天文学等领域。十九世纪末,纽康根据地球绕公转周期编制了太阳历,至今仍是最基本的太阳历表,人们把纽康太阳历作为历书时的基础。在1960年,国际计量局(BIPM)通过了历书时秒的定义,即自历书时1900年1月0日12时正回归年的1/31,556,925.9747为一秒。随着原子物理学的发展,科学家们认识到不受外界干扰的原子内部两能级之间的跃迁频率是固定不变的,如果能利用原子跃迁信号作为计时信号,计时精度将会大大提高,自此利用原子跃迁频率定义秒成为新的时间计量方法。自1967年开始,原子时取代历书时作为基本的时间计量标准,原子时“秒”被定义为133CS 原子基态两超精细能级跃迁辐射9,192,631,770周所持续的时间。且这一定义一直沿用至今。

时间计量的方法(时间计量科普时间的计量)(2)

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