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5-5 时间的单位和标准

我们在前面实际上已表明了,如果从时间的某个标准单位,比如一天或一秒出发,并把所有其他的时间表示为这个单位的倍数或分数,那么将十分方便。然而,我们将用哪个单位作为我们时间的基本标准呢?是否用人的脉搏跳动?如果我们比较各人的脉搏,那就会发现它们之间似乎差别很大。如果比较两只钟,则发现它们的变化不那么大。于是你们会说:好,就让我们采用钟吧!但是用谁的钟呢?有个故事讲到一个瑞士男孩,他想使他所在的镇上所有的钟在正午时刻都同时敲响,所以他就跑来跑去,穿家过院,想使人人相信这样做的好处。每个人都想,如果他的钟在正午敲响时,其他钟也全都敲响的话,这该是一个多好的主意呀!然而要决定谁的钟应该取作标准,这倒是一件难事。幸运的是,我们大家都同意用一只钟,即地球。在很长一段时间里,人们把地球的自转周期当作时间的基本标准。但是当测量变得越来越精确的时候,人们发现,用最好的钟来进行测量,地球的转动也不是严格周期性的。我们有理由相信,这些“最好”的钟是精确的,因为它们彼此之间是相符的。由于种种理由,我们现在认为,有些天要比另一些天长,有些天要比另一些天短,平均而论,地球的自转周期是随着一个世纪一个世纪的过去而变长了一点的。

直到最近,我们还没有找到任何一个比地球的周期好得多的标准,所以把所有的钟同一天的长度联系了起来,而把一秒规定为一个平均日的1/86 400。最近我们对自然界中某些振荡器获得了一些经验。我们现在相信,这些振荡器可以当作比地球更稳定的时间参考物。而且,它们也是基于一个大家都能采用的自然现象。这就是所谓的“原子钟”。它的基本的内在周期,就是原子振动的周期,这种振动对于温度或任何其他外界影响都不十分敏感。原子钟能使时间的精确度达到10 -9 ,或者比之更高。在过去两年中,哈佛大学的拉姆齐教授研制了一种改进的原子钟,它是依靠氢原子的振动而工作的。拉姆齐认为,这种钟比其他原子钟精确100倍。现在他正在对之作测量,这些测量将表明他的说法是否正确。

既然现在有可能制作远比天文时间精确的钟,那么我们可以预期,科学家们不久就会一致同意采用许多原子标准钟中的一种来定义时间单位 YXLYb1Cxm542oEyi8cwx3e/OPL7YU7tn3njaNCWJJr/RhtlXt4SUsA1cInM2vjDW

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