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我们每个人在生活中都会接触到许许多多的单位,例如我们在一天的浑浑噩噩后决定今天不再熬夜,要在晚上十一点之后睡觉,这个“11点”就是一个单位;又比如我们下了班打算回家做个葱爆羊肉,于是下班之后去菜市场买了半斤羊肉,这个“斤”也是一个单位。
其实我们的生活就是这样被各种单位充斥着,不论是刘翔用12秒88的时间完成110米栏还是大力士完成几百公斤的重物硬拉,都是用单位来衡量的,其中对人们影响非常深的一个单位就是“秒”,那么这个单位有哪些我们不知道的故事?它们究竟是怎么定下来的?在这么多年的时间中又有哪些变化?
首先笔者要声明下,本文中只会提到“秒”这一个单位,并不是其他的单位没有可写的内容,也不是其他单位的故事无趣,而是关于单位、亦可以在物品衡量中称之为“度量衡”的故事非常漫长,将这个单位的故事和发展写在一片篇幅有限的文章中就已经需要精简体谅,如果再加入任何一个单位都会大幅削减原有单位的故事篇幅,许多本应给大家讲解的知识就无暇顾及了,如果大家喜欢这个系列未来也可以推出后续内容,望各位读者谅解。
所以我们说一下“秒”这个单位,一秒是多久?大概是你连续眨5-7次眼睛,但如果我们算的精确一点呢?这就是单位的确定方式:找一个时间运动非常规律的物体,用它的运动时长来为时间制定单位。最开始人们定义时间的目的很简单:区分白天和晚上、四季交替和年份,毕竟在古代大家都得耕种,最开始定义时间的人是我们只能在书上或科普节目上了解的古埃及人(斯芬克斯就是他们做出来的),但是最开始古希腊也没规定“秒”这个概念,毕竟那时候也不需要这么精确的计时方式。
后来古希腊出现了两个大神:希巴谷和托勒密,这两个出名的科学家把时间定义到了“秒”这个单位,这是个非常超前的想法,也确实为人们未来的科技发展打下了非常良好的基础,那么他们是怎么想到定义“秒”的概念呢?因为他们是天文学家,既然是天文学家就得面对天空进行各种预测和计算,所以为了追求计算的精准他们就需要把时间细分,当然也是靠着“秒”的单位定义,朔望月被算得非常精确。那在托勒密的眼中一秒是多长时间呢?那就是太阳从升起到下一次升起这段时间的84600分之一。
那我们国家对秒的定义呢?我们国家不和西方国家一起玩,虽然没有明确的“秒”定义,但是我们有独立的“时辰”、“刻”计算方法,虽然也差不多但还是有区别的,而且我国对于时间的度量已经有物品的衡量标准了,这点比欧洲强多了。
随着时间推移,其他科技都在不断发展进步,哥白尼都提出日心说了,唯独“秒”这个单位一直没有变化,甚至连个准确的度量方式都没有,光凭着太阳起落也不能作为完全准确的衡量标准,而且大家想看个时间也完全做不到,这个时候又有人站出来了,在1660年伦敦的皇家学会提出了一秒的定义:“一米长的单摆从最一端摆动到最另一端的时间大概是一秒。注意这里的“大概”可不是开玩笑的,在当时伦敦皇家学会确实是这么说的,毕竟到底准不准他们也说不清,反正就是差不多。
但就这样不严谨的规定反倒在一百年后让大家都用上了摆钟,现在知道大家童年看到的钟摆是从何而来的了吧?接下来的二三百年因为大家觉得这样的计算精度就够用了,也没有人去琢磨再规范一下“秒”的精准度,但是在20世纪中旬也就是二战刚打完的时候,科学家实在受不了粗糙的“秒”单位精度,决定给“秒”一个标准的单位,于是在1960年人们又一次给秒的单位精度提高,虽然换汤不换药、还是用地球公转为核心,只不过精确了几位数字,但的确称得上是个升级了。
不过没过几年,科学家对量子力学的研究到了一个新的高度,也发现原来老一套的时间衡量方式有问题,地球每转五千年就会少上一个小时,这让严谨的科学家不能接受,所以干脆用稳定的铯原子来当做时间的衡量方式:一个133铯原子的两个超精细能级之间跃迁,这个跃迁对应辐射的一定周期就是一秒,因为足够稳定而且永远不会发生变化所以一直沿用到今天。
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