时间“秒”不是从古到今就有的,而是直到十四世纪中期才出现的一个概念。对于一秒钟来说,它虽然不长,但可以做许多事。比如,一秒钟可以决定奥运赛场上百米冠军的归属;一秒钟猎豹可以在草原上飞奔28米;一秒钟蜂鸟可以振翅55次;一秒钟心脏跳动一次大概可以输送60毫升的血液;一秒钟光就可以跑30万公里。
由于地球的自转,人们可以看到日出日落,“天”就是这么来的。月亮绕地球的公转形成了“月”的概念。而地球在自转的同时它还在绕太阳公转,地球绕太阳一周便是一“年”。由这些现象可以看出,很早之前人们就以天文现象来确定时间。因此,时间与天文是密切相关的。
01
“秒”的起源
汉朝以前,“时”指季节,“一时”相当于现在的一季。一年有四季,所以一年又叫“四时”。
汉朝以后,“时”不再表示季节,而是用来表示计算时间的单位了。当时,人们把一天平均分成12个“时”,“一时”等于现在的两个小时,人们习惯把这个“时”称为“时辰”。在一些古典书籍中,我们也经常会看到“时辰”这两个字,有不少人误认为一个时辰就是现在的一个小时,其实这是不正确的。像古代表示夜间时间的“一更天”、“二更天”的“更”就是指时辰,一更到二更,二更到三更都是相隔两个小时。
后来,人们又把一天平均分成24份,每份仍用“时”来表示。这时的“一时”就是现在的一个小时,只相当于过去(汉朝以后)“一时”或“一个时辰”的一半,所指的时间缩短了。接着,人们又把一小时分成60等份,每份的时间叫1分,把1分又分成60等份,每份的时间叫1秒。这样,时、分、秒就确定下来了。
据《僧祇律》记载:“刹那者为一念,二十念为一瞬,二十瞬为一弹指,二十弹指为一罗预,二十罗预为一须臾,一日一夜为三十须臾。”?据此可以推算:一“弹指”为7.2秒,一“瞬间”即为0.36秒,而我们常用的“一刹那”应该就是0.018秒。
02
六十进位秒
本来, 时被分为60分,分又分割为60秒。在有些语系中,像是波兰语(tercja)和阿拉伯语(?),秒也以60进位制被再细分,但在现代,都是以十进制法来细分小数点以下的时间。
六十进位制来自巴比伦,他们以六十这个因素做为计算数量的单位。但是巴比伦人并没有将时分割为60分,而是古埃及将一日分为12时的白天和12时的夜晚,他们也这样子来区分四季。古希腊天文学家,包括希巴谷和托勒密,定义太阳日的24分之一为时。 以六十进制细分时,使得秒是一太阳日的86,400分之一。此处虽然如此表示,但很难相信古希腊人需要定义秒古希腊的时间周期,像是平朔望月定义得非常精确,因为他们不是观察单一的朔望月,而是以相距数百年的食来测量朔望月的平均长度(日数)。不过,发展出摆钟来保持平时(相对于日晷所显示的视时),使得秒成为可测量的时间单位。秒摆的摆长在1660年被伦敦皇家学会提出作为长度的单位,在地球表面,摆长约一米的单摆,一次摆动或是半周期(没有反复的一次摆动)的时间大约是一秒。
03
历书秒
在1956年,秒被以特定历元下的地球公转周期来定义,因为当时天文学家知道地球在自转轴上的自转不够稳定,不足以作为时间的标准。纽康的太阳表以1900年的暦元描述太阳的运动,所依据的是1750年至1892年的观测。在1956年,秒的定义如下:
自历书时1900年1月1日12时起算的回归年的31,556,925.9747分之一为一秒
在1960年,这个定义由第十一次的国际度量衡会议通过。虽然这个定义中的回归年的长度不能进行实测,但可以经由线性关系的平回归年的算式推导,因此,有一个具体的瞬时回归年长度可以参考。因为秒是用于大半个20世纪太阳和月球的星历表中的独立时间变量(纽康的太阳表从1900年使用至1983年,布朗的月球表从1920年使用至1983年),因此这个秒被称为历书秒。
04
原子钟秒
随着原子钟的发展,秒的定义决定改采用原子时做为新的定义基准,而不再采用地球公转太阳定义的历书秒。
经过多年的努力,英国国家实验室的路易斯·埃森和美国海军天文台的威廉·马克维兹测量出铯原子的超精细跃迁周期和历书秒的关系。使用过去普通的测量方法,接收来自无线电台、WWV的讯号,使用一个原子钟来测量时间,他们确定了月球相对于地球的轨道运动,也推断出太阳表面可能有相对于地球的运动,将铯原子跃迁的9192631770次确定为新的秒值。
大约在1967年10月13日下午4点30分,第13届国际度量衡大会(CGPM)决定正式采用铯原子跃迁的9192631770次作为新的秒定义——原子秒。这个定义一直沿用至今,它已经在我们的日常生活和各类科学研究中广泛应用,为现代社会的发展和科学技术的进步做出了重要的贡献。
05
光晶格钟秒
2003年,香取秀俊(Hidetoshi Katori)教授制作完成了首个“光晶格钟”。
光晶格钟通过使被称作“魔法波长”的一种特定波长的激光发生干涉,在干涉形成的微小空间(即光晶格)中,保证不发生原子间相互作用的前提下逐个地捕获约100万个被激光冷却的原子。然后,用激光照射这些被捕获的原子,精确地测量有光的吸收作用的“原子振子”的振动数。
正是这种对光的振动的计数决定了1秒钟的时间长度。光晶格钟比现行原子钟的精度高出数百倍乃至数千倍,进而使时间单位“秒”的精度也有了飞跃性的提高。光晶格钟的发明刷新了时间单位“秒”的定义。
现在,你清楚“秒”的由来了吗?
(文章参考百度百科,以上均来源于网络,侵删)
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