大可

三年前，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院研制的NIM5銫原子噴泉鐘，成為國(guó)際計(jì)量局認(rèn)可的基準(zhǔn)鐘之一，參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間修正。2000萬年內(nèi)，它不會(huì)少1秒也不會(huì)多1秒。據(jù)報(bào)道，中國(guó)下一代的銫原子鐘將達(dá)6000萬年不差1秒。

還沒等到下一代的銫原子鐘，去年，我們又“發(fā)現(xiàn)”了一個(gè)新的鐘，空間冷原子鐘！

“冷鐘”

上海光機(jī)所研制的這個(gè)空間冷原子鐘，正搭載著天宮二號(hào)，在地球外的太空“飛”，那是與地而完全不同的環(huán)境呀。

不同的環(huán)境要有不同的原子鐘才能適應(yīng)，而我們的這個(gè)“冷鐘”.達(dá)到了3000萬年誤差1秒，足全世界第一臺(tái)在太空開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)的空間冷原子鐘，電是目前在空間運(yùn)行的精度最高的原子鐘！

科學(xué)家介紹說，“冷鐘”是在地面噴泉原子鐘的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。

在地球上，物體都會(huì)受到地球引力的影響.地球引力產(chǎn)生了重力。跳高運(yùn)動(dòng)員追求更好成績(jī)，就是試圖在一剎那更強(qiáng)地克服重力.雖然最終還是被引力吸引落地了。其實(shí)，跑跳、走路電在克服重力呀。

地面原子鐘的原子團(tuán)自然也會(huì)受到重力的作用.所以它們只能如“噴泉”般運(yùn)動(dòng)。銫原子噴泉鐘就是這樣的，工作過程中銫原子團(tuán)像噴泉一樣地“升降”。原子團(tuán)也可以進(jìn)行拋物線運(yùn)動(dòng)（看看一些橋拱的形狀，就知道什么是“拋物線”了）？無論是“噴泉”還是“拋物線”，在運(yùn)動(dòng)中，原子團(tuán)速度、方向肯定有變化，屬于變速運(yùn)動(dòng)、

而空間冷原子鐘是處于微重力環(huán)境。航天員在太空如果不用東西固定，或者不拉住固定的艙壁等，身體會(huì)飄浮，就是因?yàn)樘幱谖⒅亓Νh(huán)境，在這樣的環(huán)境下，原子團(tuán)所做的運(yùn)動(dòng)是超慢速勻速直線運(yùn)動(dòng)（非常慢的、速度不變、沿著直線的運(yùn)動(dòng)），加上它是“冷原子”——那是運(yùn)州激光冷卻技術(shù)獲得的超低溫原子，有點(diǎn)深?yuàn)W吧？我們只要知道結(jié)果就可以了：這樣的環(huán)境、這樣的技術(shù)，使得鐘達(dá)到的超高精度是前所未有的。

空間冷原子鐘的存在，可以讓人類的很多探索得到解答。比如地球與太空中的各種天體時(shí)間不一樣.如果天上有個(gè)原子鐘，地面也有個(gè)原子鐘，就可以知道兩者時(shí)間相差多少。別小看了時(shí)間差，因?yàn)楦鶕?jù)它可以測(cè)量出許多數(shù)據(jù)，這對(duì)人類研究太空太重要了。

空間冷原子鐘還可以校準(zhǔn)衛(wèi)星上的原子鐘，不說別的吧，對(duì)導(dǎo)航來說就是“福音”?。∫?yàn)閷?dǎo)航衛(wèi)星需要精準(zhǔn)的時(shí)間，否則接受導(dǎo)航的人將會(huì)被“謬以千里”。

計(jì)時(shí)

人類生活離不開時(shí)間。

最初.人們看著太陽來掌握時(shí)間、指導(dǎo)自己的生活，所以有了“日出而作，日落而息”這樣的描繪。

后來，發(fā)明了H晷、沙漏、刻漏等工具，可以細(xì)分時(shí)間，更有利于工作和生活?？催^電視劇《瑯琊榜》嗎？有這樣一個(gè)情節(jié)：梅長(zhǎng)蘇被帶進(jìn)皇宮，接著靖王也收到進(jìn)宮命令，種種現(xiàn)象預(yù)示梅長(zhǎng)蘇可能會(huì)遇險(xiǎn)。因?yàn)檫M(jìn)宮后無法傳遞消息，靖王和霓凰郡主約定，到午時(shí)（中國(guó)古代把一天劃分為十二個(gè)時(shí)辰，午時(shí)是上午11時(shí)至下午1時(shí)，又分為11時(shí)開始的午初、12時(shí)開始的午正），如果梅長(zhǎng)蘇和他沒有出宮，霓凰就帶兵沖進(jìn)皇宮救人。靖王進(jìn)宮后，霓凰郡主嚴(yán)陣以待，守在不斷滴水的刻漏前，觀察浮箭?！翱獭本褪侵赣锌潭鹊母〖?，“漏”則是指漏壺。水從漏壺孔流出，漏壺中的浮箭隨水面下降，浮箭上的刻度指示出時(shí)間。

唐朝大詩人白居易寫的詩中有“鐘鼓樓中刻漏長(zhǎng)”這樣的句子，說自己在一片寂靜中只聽到鐘鼓樓上刻漏的滴水聲，意思是時(shí)間過得太慢了?？梢娔菚r(shí)“鐘”已經(jīng)在生活中不可或缺，以至不但用來計(jì)時(shí)，還能影響到人的心緒。

再后來有了現(xiàn)在常見的鐘表，時(shí)間就更加精確了。

人類的探索沒有極限，對(duì)時(shí)間測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的要求也沒有極限。不斷改進(jìn)、發(fā)明的結(jié)果，又山現(xiàn)了精度更高的石英鐘等，原子鐘后來居上，給了人們更大的驚喜。精準(zhǔn)的原子鐘對(duì)計(jì)量學(xué)、物理學(xué)等，都自著重大的科學(xué)研究和應(yīng)用價(jià)值。

計(jì)量

說到計(jì)量，我們不出得想到上面提到的中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院。再一查，還有廣東省計(jì)量科學(xué)研究院、上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院

“計(jì)量科學(xué)”這幾個(gè)字很簡(jiǎn)單，卻又讓人覺得陌生，除了研究時(shí)間計(jì)量（準(zhǔn)確地說是時(shí)間頻率計(jì)量）外，還有哪些計(jì)量研究呢？

那可多了！溫度計(jì)量、幾何量計(jì)量、電磁計(jì)量、無線電計(jì)量、電離輻射計(jì)量、光學(xué)計(jì)量、聲學(xué)計(jì)量、力學(xué)計(jì)量、化學(xué)計(jì)量計(jì)量原來這么有用??！

我國(guó)最早的計(jì)量器具是“度量衡”：

度——計(jì)量長(zhǎng)短：?jiǎn)挝挥姓?、尺、寸、分等，一丈等于十尺，一尺等于十寸，一寸等于十分?/p>

量——計(jì)量容積：?jiǎn)挝挥惺?、斗、升、合等，一石等于十斗，一斗等于十升，一升等于十合…?/p>

衡——計(jì)量輕重：?jiǎn)挝挥薪?、兩、錢、分等，一斤等于十六兩，一兩等于十錢，一錢等于十分……

有個(gè)成語叫“錙銖必較”，意思是很少的錢也要計(jì)較，非常小氣。錙、銖也是重量單位，錙是一兩的四分之一，銖是一兩的二十四分之一。

秦始皇統(tǒng)一了中國(guó)后，又統(tǒng)一了貨幣，統(tǒng)一了文字，統(tǒng)一了度量衡，統(tǒng)一了馬車大小和車道寬窄……這樣，便利了交流，比如，做買賣就方便很多。

統(tǒng)一計(jì)量，也給科學(xué)創(chuàng)造帶來了“催化劑”。

四大發(fā)明的造紙術(shù)、印刷術(shù)、指南針、火藥，都離不開“度量衡”：什么制料適宜制造電適宜推廣使用？多少原料才能達(dá)到最好效果？等等。如果不統(tǒng)一計(jì)量，今天成功了，明天就可能失收。從這些發(fā)明可以看出.中國(guó)古代計(jì)量成就處于領(lǐng)先地位。

火藥發(fā)展到今天，在炸藥方面，多大計(jì)量會(huì)產(chǎn)生多大爆破效果，早為人們熟知。中國(guó)的定向爆破技術(shù)，可以一次用千噸炸藥，讓百萬立方米的土石方往指定方向傾倒。當(dāng)然，定向爆破不僅計(jì)量炸藥，還有對(duì)拋出物體多遠(yuǎn)、會(huì)形成什么形狀等的計(jì)算，這些都離不開溫度、幾何量、力學(xué)、化學(xué)等等的計(jì)量。

火藥還發(fā)展出了焰火。藝術(shù)大師蔡國(guó)強(qiáng)用短短的80秒，讓焰火燃燒成一架直升云霄的“天梯”，除了計(jì)量火藥，還有對(duì)制作梯子的鋼絲繩、鋁合金以及梯子上的氣球、氣球里的氦氣、牽引氣球的船、放置物品的漁排等等的計(jì)量，沒有清晰準(zhǔn)確的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn).怎么可能有成功的表演！

計(jì)量科學(xué)

當(dāng)年秦始皇統(tǒng)一中國(guó)要統(tǒng)一計(jì)量單位，如今世界的交流已經(jīng)是常態(tài)，所以要統(tǒng)一計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。

世界有國(guó)際計(jì)量大會(huì)，大會(huì)把每年的5月20日確定為“世界計(jì)量日”。

人會(huì)下面有國(guó)際計(jì)量委員會(huì)，主要任務(wù)就是推廣世界計(jì)量單位的統(tǒng)一，審查新的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。

國(guó)際計(jì)量局，是國(guó)際計(jì)量大會(huì)、國(guó)際計(jì)量委員會(huì)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是常設(shè)的世界計(jì)量科學(xué)研究中心。

國(guó)際計(jì)量大會(huì)推出的質(zhì)量單位是千克，可是，美國(guó)市場(chǎng)上不少計(jì)量單位是“磅”；推出的長(zhǎng)度單位是米（包括千米），而英國(guó)的汽車上還在用“英里”。不統(tǒng)一的計(jì)量單位常給人帶來許多不便，這還是在生活上，如果在嚴(yán)密的科學(xué)領(lǐng)域里，容易造成很大的誤差。

國(guó)際計(jì)量委員會(huì)還要審查新的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。這就是說，誰先研究出標(biāo)準(zhǔn)并被審核通過后，大家就以這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩。

無論是秦始皇的全國(guó)統(tǒng)一，還是現(xiàn)在的“全球化”，誰最先進(jìn)就獲得標(biāo)準(zhǔn)主動(dòng)權(quán)。擁有主動(dòng)權(quán)，就能站在制高點(diǎn)。

舉個(gè)最簡(jiǎn)單的例子：中國(guó)最早用的不是千克、米等單位，而是丈、斤等，為了與國(guó)際同步.修改了計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，以至所有的“度量衡”器具，比如尺、秤等都要符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。這屬于“跟跑”，而不是“領(lǐng)跑”。

計(jì)量科學(xué)，值得好好研究哦。endprint