時(shí)間計(jì)量精度提升的意義何在？

      從古到今，時(shí)間計(jì)量精度的不斷提升給民眾生活需求及國家活動(dòng)帶來了哪些影響？
      日常生活中，1秒的時(shí)間已非常短暫，時(shí)間精確到一秒已經(jīng)足夠了，例如公司上班打卡，學(xué)校上課下課鈴聲，考試交卷的鈴聲，再說到購物中雙十一秒殺等等。
      可在某些領(lǐng)域, 用秒來計(jì)量時(shí)間,又太長。在我們的體育賽事中，運(yùn)動(dòng)員的比賽成績需要精確到百分之一秒，也就是說0.01秒的差距就決定著冠軍的歸屬；出行的交通工具中，如汽車、飛機(jī)，其發(fā)動(dòng)機(jī)每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)千周, 為改變發(fā)動(dòng)機(jī)的頻率,提高其運(yùn)行的速度，時(shí)間測量要精確到0.01秒。
      對(duì)于科研活動(dòng)，隨著時(shí)間頻率測量精度的提高，人們可以更深層次地探索自然規(guī)律，推動(dòng)基礎(chǔ)科學(xué)研究的進(jìn)步。如里德堡常數(shù)的測量、精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)的穩(wěn)定性測量、朗德因子的測量、荷質(zhì)比的測量、引力紅移的測量、引力波探測等，其精度都直接取決于時(shí)間頻率的測量精度。
      這些測量和研究都是檢驗(yàn)物理學(xué)基本理論（相對(duì)論、量子電動(dòng)力學(xué)、引力場理論等）的重要方法，例如，通過測量精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)隨時(shí)間變化檢驗(yàn)廣義相對(duì)論，需要頻率測量精度優(yōu)于10-17；通過激光干涉檢驗(yàn)引力波的存在，需要頻率測量精度優(yōu)于10-18。
      此外，人們還通過將其它物理量的測量轉(zhuǎn)換為時(shí)間頻率的測量，間接實(shí)現(xiàn)對(duì)其它物理量測量精度的提高。目前已經(jīng)完成了長度、電流、電壓、發(fā)光強(qiáng)度和溫度等物理量單位的定義或測量的轉(zhuǎn)換。
      對(duì)于國家活動(dòng)，以衛(wèi)星導(dǎo)航為例，為提高GPS的精度，必須統(tǒng)一“鐘表”的時(shí)間。但是即使精度達(dá)到三萬年有一秒誤差的原子鐘，由于相對(duì)論效應(yīng)，都會(huì)與地面時(shí)鐘產(chǎn)生時(shí)間差，最終影響到GPS的定位效果。根據(jù)狹義相對(duì)論，因?yàn)槿嗽煨l(wèi)星在運(yùn)動(dòng)，所以從地面上看時(shí)間過得慢，由于與光速相比人造衛(wèi)星的飛行速度慢而存在一點(diǎn)誤差，搭載人造衛(wèi)星的時(shí)鐘也會(huì)比地面鐘每天慢7微秒。
      之外，再根據(jù)廣義相對(duì)論，引力越強(qiáng)時(shí)間過得越慢。宇宙空間站的轉(zhuǎn)速越快，也就是其內(nèi)部的人造引力越大，時(shí)間的變慢程度就越大。相反，從引力強(qiáng)的地方到引力弱的地方，看上去時(shí)間會(huì)變快。因此從地球表面看，受到地球弱引力的人造衛(wèi)星上搭載的時(shí)鐘走得快。
      這里的誤差為每天快46微秒，減去狹義相對(duì)論效應(yīng)產(chǎn)生的人造衛(wèi)星時(shí)間滯后7微秒，人造衛(wèi)星的時(shí)鐘每天快39微秒。這個(gè)時(shí)間差對(duì)于GPS影響很大，距離的誤差等于時(shí)間的誤差乘以光速，僅僅39微秒的時(shí)間差導(dǎo)致GPS定位上出現(xiàn)12千米的誤差，導(dǎo)致GPS無法應(yīng)用，無法起到導(dǎo)航的作用。不過我們根據(jù)狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論對(duì)這一誤差進(jìn)行修正，使人造衛(wèi)星和地面時(shí)鐘一致，便可放心使用GPS。
      如今，伴隨著綜合國力的強(qiáng)大，中國已經(jīng)在世界上起著舉足輕重的作用。我國授時(shí)也在以跨越式的速度發(fā)展，以便為我們國家的科研及民生提供最基本的時(shí)間保障，也衷心祝愿2016年里，我們都能珍惜時(shí)間，度過美妙的一年。