人們對自然界的認識一直與自然現(xiàn)象緊密相關(guān)，時間也不例外。自古以來，人們就使用春夏秋冬的四季輪回來定義“年”；太陽的東升西落來定義“日”；一日又分為十二個時辰，我國在北宋時開始將每個時辰分為“初”、“正”兩部分，分十二時辰為二十四，稱“小時”。直到20世紀六十年代，時間的基本單位??“秒”一直被定義為一個平太陽日的1/86400，也就是人們通常說的天文秒。以天文秒為基本單位建立的時標就是世界時。1956年10月，國際計量委員會(CIPM)采納了新的秒定義:秒是指1900年1月0時(12小時歷書時)的回歸年的1/31556925.9747。然而，長期的天文觀測發(fā)現(xiàn)，地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)運動的周期不是恒定不變的，一天的時間在每個世紀變長了1.7ms。
19世紀初，隨著物理學的快速發(fā)展，特別是量子物理學的建立，物理學家們認識到:原子內(nèi)電子能級間的特征躍遷頻率，具有比天文現(xiàn)象高得多的穩(wěn)定度，更適合于作為頻率標準/時間標準?？茖W家們用當時盡可能準確的天文秒長作“尺子”，盡可能準確地測量133Cs原子相應(yīng)能級間的躍遷周期數(shù)。在1個天文秒里，他們數(shù)出銫原子的133同位素“振動”了9192631770次。
1952年，全球第一臺原子鐘在英國面世。其后，更多先進的原子鐘在美、法等國問世。鑒于原子鐘卓越的準確度和穩(wěn)定性，1967年第13屆國際計量大會(CGPM)重新定義了“秒”??用銫133Cs原子基態(tài)兩個超精細能級間的躍遷頻率替代了原有基于地球公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)的秒。這標志著原子時的誕生，宣告著一個以量子定義時間的新時代正式到來。從此，原子時取代了天文時，人類測量時間不再依靠觀星星測太陽了，實驗室型銫原子基準鐘成為復現(xiàn)秒定義的手段。今天，全球最好的銫原子噴泉鐘不確定度已經(jīng)達到了10-16量級，比地球運動的穩(wěn)定性高8個數(shù)量級，相當于幾億年不差一秒。
秒是基本單位中準確度最高、應(yīng)用最廣、最適于遠程傳遞的一個。長度單位米、電壓單位伏特，已經(jīng)實現(xiàn)了以時間頻率定義，如果將其他物理量轉(zhuǎn)化成時間頻率測量，則有望大幅提高測量準確度!
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