與時俱進的計時科技

剛剛走出考場的小粗心感慨地說：“今天手表沒電池了，考試差點誤了交卷時間。”

一旁的小好問突然接了句：“真不知道古人科舉考試時沒手表是怎么把握時間的。”

小靈通立即回復說：“小好問，古人雖然沒時鐘，但也有自己的計時工具哦。”

神通廣大的奧秘精靈在一旁補充說：“沒錯，一千多年前的北宋，能工巧匠們就發明了水鐘、流沙鐘等計時工具。今天咱們不妨就追溯一下時間計量的前世今生吧！”

遠古的時間尺度

“為了讓你們切身體驗一下時間計量的發展歷程，我們今天要坐時間機器回到古代咯。不過啟程前，讓我先看看你們對于古代的時間計量了解多少。你們知道最古老的計時器是什么嗎？”

小靈通搶先回答：“我記得上次參觀故宮的時候，看到了一個用石頭做的大圓盤，上面有一根鐵棍，爸爸告訴我那是古代的計時器，叫日晷。”

小粗心：“我也聽說過日晷，是根據太陽照射的影子來推測時刻的儀器。”

小好問：“我以前在電視里看到過水鐘，據說是根據等時性原理滴水計時的儀器哦。”

【關主釋答】

你們提到的這兩種計時工具都是真實存在的，不過日晷的存在時間更長一些。日晷公元前就已經出現了，而水鐘則是到了宋代才出現。

根據考古和古代文獻資料顯示，我們最古老的計時工具可以追溯到公元前2 357～公元前2 258年的堯帝時期，包括圭表和日晷兩種。圭表，由“圭”和“表”兩個部件組成。它和日晷一樣，也是利用日影進行測量的古代天文儀器。圭表中的“表”是一根直立的標桿，“圭”是正南北方向平臥的尺，表放在圭的南北兩端，并同圭相垂直。表主要用來產生日影，圭則用來度量正午日影的長度。根據正午時日影的長度人們可以推定二十四節氣，從日影長短的周期性變化可以確定回歸年的日數。

而日晷，據說是在圭表的基礎上發展而來。通常由銅制的指針和石制的圓盤組成。銅制的指針叫做“晷針”，垂直地穿過圓盤中心，起著圭表中立竿的作用，因此，晷針又叫“表”；石制的圓盤叫做“晷面”，安放在石臺上，南高北低，使晷面平行于天赤道面，這樣晷針的上端正好指向北天極，下端正好指向南天極。

之后的幾千年里，逐步出現了水鐘、流沙鐘等一些計時工具，它們均使用一定數量的流體，通過測量流體在特定方式下流動所需的時間來表示固定的時間間隔。這類不依賴于天文現象的“漏刻”計時儀器也有數千年的歷史了。

萬無一失的原子鐘

“隨著社會發展的需求，對時鐘精度的要求越來越高，于是石英鐘應運而生，它是通過石英鐘內部穩定的石英振蕩器來計時的。隨著科技的發展，人們對于時間精密測量的需求越來越高，又出現更多更精準的計時工具。你們知道目前國際上最精準的計時工具是哪種嗎？”

小粗心：“電子手表！我每次考試都靠它來計時。”

小好問：“難道不是石英鐘嗎？我媽媽說石英手表比機械表計時要準確一些。”

小靈通：“我之前看雜志說有原子鐘，能達到數萬年才誤差1秒。”

【關主釋答】

這一關小靈通的回答是正確的。原子鐘是利用原子吸收或釋放能量時發出的電磁波來計時。由于這種輻射電磁波周期非常穩定，再加上利用一系列精密的儀器進行控制，原子鐘的計時就可以非常準確了。最初并且最常用于原子鐘研制的元素有氫、銫、銣等堿金屬。原子鐘的精度可以達到每100萬年才誤差1秒。

對于原子鐘，科學家不遺余力地進行探索并取得了巨大的研究成果，他們研究出了比現行的基準鐘——銫原子鐘精度更高的時鐘，即光鐘。光頻標的研究得到了大力發展，這種利用以原子的光學波段共振頻率標準作為時間頻率基準的鐘——光學原子鐘，將人類對時間、頻率的測量精度又大大向前進了一步！

因為原子鐘在測量時間頻率時，它的“尺子”就是原子共振時發出的波長，波長越短意味著“尺子”的刻度越精細，測量也就越精確。目前最新光鐘的測量精度已經比微波原子鐘高出了100多倍！

為何北京時間由陜西發布

“大家都知道我們所在的時區是東八區，時區內的時間也稱之為‘北京時間。但其實‘北京時間的發布地點并不在北京，而是在陜西，你們知道其中的原因嗎？”

小粗心：“我猜是當時陜西最先引進先進的原子鐘吧。這里的時間計時是當時最精準的。”

小好問：“相較于北京，陜西的地理位置比較靠近中心位置，以這里的時間作為全國通用時間比較合理。”

小靈通：“嗯，我也認同小好問的推測。”

【關主釋答】

沒錯，小好問的分析很有道理。20世紀50年代，美、蘇、日等發達國家就開始陸續建立國家的標準時間及授時系統。新中國成立之初，百業待興，意識到標準時間頻率發播臺的深遠意義，毛主席便指出：“中國必須有中國的標準時間，中國的時間不能掌握在外國人手里！”

1966年3月26日，周恩來總理親批要在中國腹地建立自己的時間發播系統。

我國幅員遼闊，按照國際時區劃分的話，東西之間跨越了五個時區，首都北京處于東八區，但授時臺又必須建在我國的中心地帶，通過研究最終決定將陜西定為“北京時間”的發布地。每當整點鐘時，中央人民廣播電臺便會發出由中國科學院國家授時中心發播的標準時間，人們則根據收音機發出的“嘟、嘟”聲調整校對自己的鐘表。

宇宙中一切物質的起源和消亡，世間一切事物的產生和終結，地球上一切生命的誕生和滅亡……所有的這些都與時間緊密相關。因此，人們自古對于時間的計算就有著執著的追求。0.01秒的時間差，不僅能決定百米短跑的冠亞軍，更有可能影響國家層面的科學、軍事行動。當然我們在日常生活中，也要學會珍惜時間，把握每分每秒哦。