时间是目前测量精度最高的一个基本单位,每一个时代的计时仪器,都代表着当时最高的科技水平。今天,让我们一起坐上时光机器,穿越历史,看钟表的前世今生!
远古时期,人们对计时精度并没有多大需求,日出而作,日落而息,太阳的位置便是他们评判时间的唯一依据。但随着人类的发展,人们对“标准时间”的需求逐渐显现。充满智慧的古人在“日出而作,日落而息”的计时方法上加以改进,依据“不同的时刻,太阳所处的位置不同,物体投射在地面上的影子方向和长短也不同”的这一原理,发明了初具现代钟表雏形的日晷。
日晷的功能十分强大,不仅可以判断时间,还可以判断月份和节气。不过日晷的缺点也显而易见,只能在看得见太阳的时候使用,在阴天或者夜晚的时候,就无法通过日晷来判定时间。然而,古人的智慧总是无穷的~~~火钟和流体钟应运而生。
火钟和流体钟只能测量时间间隔,但可以通过天文测时的方法确定开始计时的起点,结合火钟和流体钟的测量结果,则可以得知当时的具体时间。火钟和流体钟的发明,解决了日晷在阴天或夜晚无法使用的问题,展现了古人对时间测量的不懈追求。
在机械钟的发展史上,让人最扼腕叹息的应该是中国。早在北宋时期,苏颂发明的水运仪象台中就用到了机械钟的核心——擒纵机构。然而,当时并没有引起朝廷的重视,其发明者苏颂也没有传下详细资料,这使得我国白白丧失了一次机械钟发展的机会。
现代钟表的发展,从电子表到电波钟,再到原子钟,每一次技术的飞跃都极大地提高了计时的精度。原子钟是目前计时精度最高的测量仪器,其工作原理就是利用原子的振荡频率来计时。各个国家标准时间的维持依靠的就是原子钟组(多台原子钟),常用的原子钟有氢钟、銣钟、铯钟、锶光钟等。
脉冲星计时是近两年比较热门的研究话题。脉冲星,诞生于超新星爆作,是处于快速自转状态的中子星。现在己知约2600颗脉冲星,几乎全部位于我们的银河系里面。它们像灯塔一样,发射出的光束周期性地扫过地球,而且周期相当稳定,利用脉冲星的这一特性,可以建立高精度的时空参考架,有可能会比原子钟的长期稳定度还要好!