什（shí）麽是時間呢，有人低頭望向了手（shǒu）表，對，時鍾會告訴我們時間，它無處不在，我們也會用（yòng）稍縱即逝、白駒過隙、光陰似箭等成（chéng）語形容時（shí）間的流逝。站在科（kē）學和技術的角度上呢，時間是這（zhè）樣被定義的，它作為一個尺度，用於比較事件發生的先後。在確定時間（jiān）起點之後，用世紀、年（nián）、月、日、時、分、秒來記錄（lù）時刻值，就好像一把尺子（zǐ）。

這（zhè）就與我們的生活息息相（xiàng）關了，例如，每天晚（wǎn）上7點，新（xīn）聞聯播準點報時；奧運會（huì）賽場上，蘇（sū）炳添（tiān）在百米賽跑中跑出了9秒83的成績；今年10月16日0時23分（fèn），搭載神舟十三號載人飛船的運載（zǎi）火箭發射成（chéng）功。

1、發展曆史

那麽，如何對時間進行衡（héng）量呢？答案就是時鍾（zhōng）。 回看計時（shí）工具的發展曆（lì）程，不論是日晷、擺鍾、石英鍾還是原子鍾，都是利用自然界中的重複規律來計時，其規律是相通（tōng）的，這是人類對世（shì）界認識不斷提升的成果，也是自然界（jiè）留給我們丈量宇宙的尺子。

2、工作原理

原子鍾的工作原理（lǐ）呢，原子是組成物質的非常微小的（de）粒子，在宇（yǔ）宙形成之初便存（cún）在了。原子（zǐ）雖小，其內部也是一（yī）個複雜且精彩的世界。原子由原子核及在核外沿軌道飛行（háng）的電子組成。電子有自己固定的若幹個飛行（háng）軌（guǐ）道（dào），當其從一個軌道跳變到另一個軌道時，能量會發生改變，需要吸收或釋放電磁波，而（ér）這個電磁波，就是我（wǒ）們所說的振蕩頻率，它非常的穩定，即同一種原子，電子（zǐ）在兩（liǎng）個固定軌道間跳變時，吸收（shōu）或釋放的振蕩（dàng）頻率是相同的。

有了穩定的電磁振蕩（dàng）之後（hòu），問題又來了，如何將這個穩定的（de）振蕩頻率從原子中提取出來呢？我們在此以銣原子鍾為例進（jìn）行說明。我們將一群銣原（yuán）子囚禁起來，並放在一（yī）個特定的激光場中，銣原（yuán）子內的電子吸收激光場（chǎng）的能量，即光（guāng）子，電子便偏離自己本身的軌道，跳變到另一個軌（guǐ）道上，當（dāng）所有的銣原子都完成這一步驟後，便不再會吸收光子了，這時，激光場的能（néng）量不再發（fā）生變化。

此（cǐ）時，我們利用電磁（cí）學手段（duàn）給銣原子加（jiā）上一個微波場，當微波場的頻率與銣原子的振蕩頻率相等時，銣原子中的電子會紛紛從新軌道跳回最初的軌道上，這時，銣原子又要開始吸收光子，激光場能量發生波動。因此，隨著我們改變微波場的頻率，當檢（jiǎn）測到激（jī）光光強變弱時，便得到了銣原子的（de）振蕩頻率。有了這個頻率之後，我們便可以將它作為標尺來（lái）測量時間。

必須要指出的是（shì），這把尺子非同一般。原（yuán）子的振蕩頻率非（fēi）常的快，我（wǒ）們把它和單擺作一下比較，單擺幾秒鍾擺動一（yī）下，而銣原子產生的電磁振蕩，一秒鍾擺動了10的9次方，也即10億次。用如此細微的一把尺子來衡量（liàng）時間，難怪時間的測量（liàng）精度如此的高呢。

3、原子鍾究竟有（yǒu）多準

那麽（me），原子鍾究竟有（yǒu）多準呢，讓我們來跟機械手表、石英鍾對比一下（xià），當我們帶著機械手表開（kāi）著車，繞著北京四環跑一圈，大概一（yī）個小時吧，機械手表就偏差了（le）一秒；對於石英鍾來說，偏差1秒差不多需要270年，也就是說，假如我們帶著一塊（kuài）石英鍾回到清朝，在乾隆下江（jiāng）南偶遇夏雨荷時送給她，那（nà）麽（me），到2021年的今天，這塊表隻偏差了1秒；原子鍾（zhōng）偏差一秒需要多久呢，3000萬（wàn）年，假如（rú）我們送給地球上（shàng）最後一隻（zhī）霸王龍一台原（yuán）子鍾（zhōng），那麽，到2021年的今天，這台（tái）原子鍾隻偏差了2秒（miǎo）。

4、研製（zhì）一（yī）台原子鍾有（yǒu）多難

研製一台原子鍾有多難呢，首（shǒu）先，我們需要對（duì）原子有充分的了解，包括物理、化學性質，內部結構，電子特性等等，進而選出適合研製原子鍾的（de）原子，放（fàng）眼（yǎn）元素周期表上一百多種（zhǒng）元素（sù），適合（hé）研製原子鍾的隻有十餘種，而這些原子，又有著（zhe）不同的脾氣與秉性，需要被區別（bié）對待。

在選定了原子之後呢，就要（yào）抓（zhuā）住他們，有（yǒu）的原子可以通過加熱的方法，把他們趕進一個（gè）小房子內；有的呢，則需要動用（yòng）我們的（de）激光（guāng）武器（qì），用激光將他們困住。當然，隨著科研工作者的不斷探索與努力，抓原（yuán）子的（de）方式的（de），也在不斷更新。

這些原子呢，非常的嬌貴、靈敏，外界一點點（diǎn）風吹草動，他們就會受到影（yǐng）響，因此，抓住原子之後呢，我們還（hái）要（yào）保證他們不（bú）被外界打擾。

首先，我們（men）要為他們構造一個恒溫空調房，讓他們（men）感受到恒（héng）定舒（shū）適（shì）的溫度，不會被晝夜溫差、一陣風吹過帶來的涼爽所影響。然後，他們還需要一個能夠屏（píng）蔽外界所有磁信號的保護層，我們知道，地球自身存在磁場，我們使用的電器、通信工（gōng）具（jù）等，也都會發射或接受電磁波，這些，都會帶來原子性能上的差異。

解決完原子的問題之後呢，我（wǒ）們又需要把它的振蕩信號提取出來，就好像我們要在（zài）原子房子的周圍進行配套設施建設，這時，科研工作者麵臨的問題就（jiù）更多了，他們需要用到激光光（guāng）譜學、電學、結構力學等（děng）眾多學科的知識。可以（yǐ）說，每一（yī）個原子鍾研發人員，都有著三頭（tóu）六臂呢。

一台原子鍾，可能會（huì）用到幾十（shí）顆（kē）甚至數百顆螺絲釘，數百個電子元（yuán）器件，經過上千次測（cè）試驗證，凝結著無數（shù）科研工作者的心血。

5、應用情（qíng）況

與生活中常（cháng）見的手表等時鍾不同，我們在生活中很難看到原子鍾的真麵目，甚至會因為太高大上了而感到很遙遠。但其實，原子鍾非常的接地氣，離我們（men）很近（jìn）很近。

我舉幾個（gè）例子，每天晚上7點，新聞聯播開（kāi）始前，會有一個熟悉的聲音響起“現在是（shì）北京晚（wǎn）上（shàng）7點整”，北京時間哪裏來的？就（jiù）是我們（men）的（de）原子鍾（zhōng）組提供的。再比如，我們日常生活（huó）中離不開的（de）導航係統，也（yě）用到了原子鍾。導航係統通過（guò）測量衛星（xīng）與用戶之間的距離來定位（wèi），距離的測量（liàng）離不開時間。在每一顆導航衛星上，都配備著若幹原子鍾，精確的時間標準（zhǔn）使得導航（háng）精度控製在米量級。試想一下，如果沒有原子鍾，導航係統誤差將（jiāng）大大（dà）增加，駕駛車輛時，跟著導航係統卻走錯了（le）路、走著（zhe）走著撞了牆這種事（shì）會經（jīng）常發生（shēng）。此外，如果沒有原子鍾，電網（wǎng）調節時間出現偏差，可能會導致電機故（gù）障；金融係統時間不同步，可能會導致巨大的經濟（jì）損（sǔn）失；各地交通體係時間有差異，可能會造成交通事故（gù）。

6、結尾（wěi）

浩瀚的宇宙中藏著未知的秘密，我們（men）渴望知道黑洞裏麵是什麽樣子，我們渴望看到引力波（bō）的痕跡（jì），我們也渴望與地球外生物對話，這（zhè）些對未知的（de）向往，使人類從未停止對時間頻率（lǜ）測量精度的追求，原子鍾精度的記錄還在被不斷刷新。一台台服務生活的原子鍾，是航天（tiān）事業工作者不懈努力的結果，是繼續前進的動力，更是航天精神的映照。