人們對自然界的認(rèn)識一(yī)直與自然現象緊密相關,時(shí)間也不(bú)例外。自古以(yǐ)來,人們就(jiù)使用(yòng)春(chūn)夏秋冬的四(sì)季輪回來定義“年”;太陽的東升西(xī)落來定義“日”;一日又分為十二個時辰,我國在北宋時開始將每個時辰(chén)分為“初”、“正”兩部分,分十二時辰為二十四,稱“小時”。直到20世紀六十年代,時間的基本單位??“秒”一直被定義為(wéi)一個平(píng)太陽日的1/86400,也就是(shì)人們通常說的天文秒。以天文秒為基本單位(wèi)建立的時(shí)標就是世界時。1956年(nián)10月,國際(jì)計量委員會(CIPM)采納了新的秒定(dìng)義:秒是指(zhǐ)1900年1月0時(12小時曆書(shū)時)的回歸年的1/31556925.9747。然而,長期的天文觀測發現,地球的自轉和公轉運動的周期不是(shì)恒定不變的,一天的時間在(zài)每個世紀變長了(le)1.7ms。
19世紀初,隨著物理(lǐ)學(xué)的快速發展,特別是量子物理學的建立,物理學家們認識到:原子內電子能級(jí)間的特征躍遷頻率,具有比天文現象高得多的穩定度,更適合於作為頻(pín)率標準/時間標準。科學家們用當時盡(jìn)可能準確的天文秒長作“尺子”,盡可能準確地測量133Cs原(yuán)子相應能級間的躍遷周(zhōu)期數。在1個天文秒(miǎo)裏,他們數出銫原子的133同位素“振動”了9192631770次。
1952年,全球第一台原子鍾在(zài)英國麵世。其後(hòu),更多先進(jìn)的原子鍾在美、法等國問世(shì)。鑒於原子鍾卓越的準確度(dù)和穩定性,1967年第13屆國際計量大會(CGPM)重新(xīn)定義了“秒”??用銫133Cs原(yuán)子基態(tài)兩個超精細能級間的躍遷頻率替代了原有基於(yú)地球公轉和自轉的秒。這標誌著原子時的誕生,宣告著一個以量子定義時間的(de)新(xīn)時代正式(shì)到來。從(cóng)此,原子時取代了天文時,人(rén)類測量時間不(bú)再依靠觀星星(xīng)測(cè)太陽了,實驗室型銫原子基準鍾成為(wéi)複現秒定義的手段。今天,全(quán)球最好的銫原子噴泉(quán)鍾不確定度已(yǐ)經(jīng)達到了10-16量級,比地球運動的穩定性高8個數量級,相(xiàng)當(dāng)於幾億年不差一秒。
秒是基本單位中準確度(dù)最高、應用最廣、最適於遠程傳遞的一個。長度單位米、電壓單(dān)位伏特,已經實(shí)現了以(yǐ)時間頻率定義,如果將其他物理量轉化成時間頻率(lǜ)測量,則有望大幅(fú)提高測量準確度!