“一秒不差”是怎么做到的？
2019-11-07 来源 : 环球科学
有人说，在这个时代，只有一种情怀永远不会过时，那就是爱国情怀。国庆期间，一部唤起全民爱国情怀的电影《我和我的祖国》，C位出道。
《我和我的祖国》共讲述了七个故事，其中《回归》还原了1997年7月1日香港回归的盛况。在分离了154年后，为了保证香港分秒不差回归祖国怀抱，无论军人、警察，还是普通香港市民，陆港两地同胞勠力同心。这背后也凝聚了所有人共同的心声——我和我的祖国，一刻也不能分割。
当时，对于7月1日0时0分0秒这个时刻，是该英国降旗还是中国升旗，中英双方进行了16次外交谈判。这一秒代表的是中国对香港回归的底线，必须一秒都不能差，而真正做到“一秒不差”就要依靠精准的计时和授时。
秒定义和原子时的由来
人类对时间的认识，总的来说，经历了一个从天文时、世界标准时到原子时的过程。
自古以来，人类通过对日月星辰的观察，将1小时分为60分钟，1分钟又分为60秒，也就是一天为86400秒，从而得到了秒长，也称为天文时。
到了工业革命初期，世界各地的时间还没有统一的标准，导致火车刮蹭与相撞事故时有发生。随着铁轨、电报大规模建设，人们对时间误差的容忍度越来越低。1884年10月13日，格林尼治时间正式被采用为国际标准时间。1937年，国际天文学会议提出了格林尼治时间的精确版——世界标准时(简称UT)。
可是此后天文学家发现地球的自转和公转运动的周期不是恒定不变的，而是时快时慢。如果地球转速不同，“一天”的长度就不同，“一秒”的长度也不同。随着量子物理学的建立，科学家认识到：原子内电子能级间的特征跃迁频率，具有比天文现象高得多的稳定度，更不易受到外界的干扰，更适用于作为时间标准。
1955年，世界第一台铯原子钟诞生。1961年，国际计量委员会就提议采用铯原子基态跃迁作为秒定义的候选。到1967年，第13届国际计量大会通过了基于铯原子跃迁的新的秒定义，即：铯133原子基态的两个超精细能阶间跃迁对应辐射的9,192,631,770个周期的持续时间。至此，“原子秒”取代了“天文秒”。这是现代计量史上具有划时代意义的重大事件。
秒的重新定义
1956年，国际计量委员会（CIPM）提出了秒的新定义：
秒是自历书时1900年1月0日12时起算的回归年的1/31556925.9747。
该定义于1960年被国际计量大会（CGPM）正式采用。
1967年，随着原子钟的发展，对秒进行了第二次定义，至今仍然适用：
秒是铯133原子基态的两个超精细能级之间跃迁时所辐射的电磁波的9192631770个周期的持续时间。
但是，在2019年5月20日，对秒的最新重新定义生效，取代第二次定义：
秒，符号s，是SI的时间单位。
当铯频率Δ νCs，即铯-133 原子无干扰的基态超精细跃迁频率以单位Hz，即s-1表示时，将其固定数值取为9192631770来定义秒。
从技术角度来看，没有任何不同 ，仍将沿用之前相同定义频率的微波铯原子辐射来定义秒。
但是，这次修订调整了秒定义的文字表述，这样一来，所有SI基本单位的定义都在文字结构上保持一致。
如何精确量出一秒？
随着量子物理学（激光冷却原子技术）和激光光谱学的迅速发展，人们开始认识到原子或分子振荡的周期非常稳定，其精度远远高于基于天体运动作为标准的世界时和历书时，用其来定义秒可以使秒的精度得到极大地提高。利用原子振荡频率确定的时间标准，我们一般称之为原子时。
国际原子时（TAI）是根据原子能级间的跃迁频率定义的时间系统，其基本单位是“国际原子时秒”。20世纪中叶美国国家标准局（NBS）研制成功了能够连续运行的铯原子钟，从此以后，原子钟技术得到迅猛发展，时间频率的计量精度大约每10年提高一个数量级。20世纪60年代出现了由多台原子钟加权平均实现的原子时标。国际原子时（TAI）是国际计量局（BIPM）根据全世界60余个实验室、几百台原子钟运行数据和10余台频率基准（实验室大铯钟或秒长基准装置）数据根据加权平均算法保持的原子时标，其频率准确度已达到1e-15。国际原子时的秒长和起点都是根据历书时确定的。
国际原子时秒：大地水准面上的SI秒。或者：大地水准面上铯原子133超精细能级间跃迁辐射9192631770周所经历的时间间隔。
国际原子时的起点：1958年1月1日UTC0点00分0秒。
世界这么大，大家如何统一时间？
协调世界时（UTC）是一种由国际原子时（TAI）和世界时（UT1）协调产生的一种时间系统。它以国际原子时的秒长为基本单位，在时刻上通过 “闰秒”与世界时（UT1）的偏差保持在0.9秒以内。因此，协调世界时既是世界时也是原子时，在分钟以上的精度上，可以说协调世界时是世界时，而在秒级以下的精度上，协调世界时则是原子时。
1972年以后，UTC成为世界无线电时间联播和各国标准时间的基础。
24点和0点有什么区别？
24点和0点是同一时刻，两者没有本质的区别，唯一的区别是24点为前一天截止时间点，而0点则是下一天起点。
乘坐火车注意“零点误区”，火车票票面记载的乘车时间实行24小时制，一旦过了当天的24点就进入到了第二天。例如您购买的是2月24日0：05分的列车车票，您应该在2月23日晚上赶到车站候车。
所以大家乘车的时候务必看准时间购票，以免误车！