“刚才最后一响,北京时间7点整。”当这熟悉的声音响起,谁能想到陪伴中国人70余年的“北京时间”也曾长期受制于人。从20世纪50年代起,美国就对小铯钟技术严防死守,这种最主流的守时原子钟很大程度上决定着标准时间的准确性。2018年,美国宣布对中国禁售小铯钟,不料东方大国拿出了自己的产品,郑重宣告:在这一领域,中国人的“脖子”“卡”不住了!
新中国成立后,中国科学院接管了徐家汇观象台,正式开始“北京时间”的建立工作。可当时的硬件主要依赖一台老式摆钟,还是多年前法国传教士留下的,因此中国的报时水平全球落后。1950年底,一个即将改变局面的人出现了,她就是“北京时间”创制奠基人之一,中国科学院院士、中国科学院上海天文台原台长叶叔华。
当时大学刚毕业的叶叔华还是“小白”一枚,每天负责最为枯燥的观测和计算工作。夜晚观星、白天算数,这让“学霸”叶叔华打不起精神。她不明白:时间要那么精确有什么用呢?好在不久之后,叶叔华了解到,刚刚成立的新中国连一张统一的地图都没有,需要各地的测绘工作在统一的时间标准下进行测量,方能拼出一张完整的中国地图。这下叶叔华来劲了,“对国家这么重要,拼了命也要做好”。
后来,叶叔华等人创立了一套综合世界时系统。
1966年,“北京时间”终于能够自主测量。与此同时,为了发展导弹和人造卫星,要求必须24小时提供不间断的高精度时间信号,国家提出在西部地区建设一座专用短波授时台,中国科学院再次领命。一大批科学家和刚毕业的大学生从上海、南京、北京等地奔赴陕西蒲城。经过将近3年的努力,新中国第一座专用短波授时台终于建成,1971年1月1日起,真正来自祖国腹地的“北京时间”开始发播。
然而时间不等人,就在我们向前迈出一小步的同时,国际学术界却向前迈出了一大步。20世纪50年代,美国率先研制出铯原子钟,以铯原子的共振频率来测量时间,开启了计时革命。1967年,原子时取代天文时重新定义“秒”。1969年9月,新中国成立20周年前夕,一份“中国报时工作已达世界先进水平”的报道送到了周恩来总理的面前。
当了解到我国还在用石英钟,并且每天收听东京报时台校准时,周总理严肃地说:“人家揭穿了,说东方红来自日本,你们怎么回答?”大家沉默了。周总理又说:“你们要下决心研制先进的标准钟,赶上了,超过了他们,甩掉了洋拐棍,到那时再发布,不要急嘛!”从此以后,研制先进的原子钟便成为“报时”人的夙愿。
但铯原子钟研制难度极高,不仅涉及多学科交叉的前沿理论,还需要高精尖技术和精密加工条件,直到周总理去世,其研制都未获突破。
20世纪90年代,法国发明了冷原子铯喷泉钟,将原子钟的精度又提升一个数量级,这给了我们学习的机会。1997年,青年学生张首刚来到法国,师从冷原子铯喷泉钟发明人Andre Clairon教授,博士阶段的主要工作正是改造这台钟。2004年毕业后,张首刚启程回国。
回国后,为了加快技术落地,张首刚同企业成立了联合实验室。2017年,中国人基于新理论、新技术成功研发国际首款激光抽运小铯钟产品,不到一年后,美国宣布对中国禁售小铯钟,但此时中国已经能自给自足,产品还远销欧洲,性能比美国产品更好。
目前,中国科学院国家授时中心能够自主研发产生“北京时间”的所有核心设备,除了美国之外,全世界只有中国可以。
时间也是一种战略资源,我国曾轻信西方承诺,停止世界时自主测量,结果在几次航天发射和军事活动中都“巧遇”国外数据无法下载。如今授时战已成为一种新的战争形态,卫星、飞机、军舰都要靠时间确定位置、校正航向,而如果时间测量有1微秒误差,距离就误差300米,一个测不准时间的国家压根打不了一场现代战争。因此世界各国都在加紧研发更先进的钟。
原子钟之后的下一代技术将是光钟,谁能占领这一高地?中国科学院再次发挥建制化优势,历时多年研发出世界首台空间光钟,2022年10月发射升空进入中国空间站。回望半个世纪前周总理的叮嘱,我们终于可以坦然地说:中国报时工作已达世界先进水平,“洋拐棍”我们彻底甩掉了!