从日晷到铯原子钟

在古代，人们没有计量时间的工具，只是以太阳升降来判断时间的早晚，因此有“日出而作，日入而息”之语。但是，中华民族是一个充满智慧的民族，早在周汉时期，就有了计量时间的仪器。最早的计时器是一种水时计——漏壶，据《隋志》记载：“漏刻之制，盖始于黄帝。”足见其出现之早。另一种计时器叫做日晷，它是在圆形的石板中间竖立一根铁针，石板周围刻着时辰标记，随太阳的东升西落，铁针的影子就能指示出时间来。元代郭守敬在河南登封建立的观星台，表高40尺，圭长128尺，重18吨，使日影长度读数可准到0.1毫米。至今，北京故宫博物院还存有日晷这一古老的优秀文化遗产。十六世纪中叶，意大利物理学家伽利略从教堂中的吊灯中受到启示，发明了摆钟，从此钟表就诞生了。不过，当时钟表极其简陋，只有一根指示“小时”的时针，只有到了十八世纪才出现了分针，秒针是在十九世纪才出现的。人们将一天分为24小时，1小时60分钟，1分钟60秒。一秒钟就是一个平均太阳日的1/86400。
     随着科学技术的发展，钟表业也在飞速发展。从机械摆钟到电子手表，各种钟表，五花八门，应有尽有。对于我们日常中的计时，这些钟表就已足够了。但是，地球的自转并不是一天 24小时丝毫不差，它在10年左右就会相差一秒。例如1992年就要润一秒钟。因此，更精确的计时标准势在必行。1967年第十三届国际权度会议通过了新的时间标准：1秒钟=铯原子振动9192631770次所经历的时间。这种铯原子钟即使用三十万年，误差仅一秒！1992年的润秒就是由这一铯原子钟所确定的。目前，科学家们又在探索更高标准的计时系统，理论上预言用激光所建立起来的时间标准的精度还可以提高一万倍！