秒的定義不僅不復雜,而且還有缺陷,不夠複雜。
一秒是銫133原子基態的兩個超精細能階之間躍遷時所輻射的電磁波的週期的9,192,631,770倍的時間。
這個定義是1967年,銫原子鐘廣泛應用後,人們依據銫原子的振動而對秒做出的重新定義。但是這個定義默認了所有銫133原子,躍遷週期是相同的,默認了銫原子鐘是最精確的計時方法,沒有考慮相對論效應,也沒有考慮原子鐘存在的缺陷。
以前在檢測相對論效應時,曾經把原子鐘帶上飛機,後來還帶上了衛星,高速運動的原子鐘和地面上的原子鐘的確會產生相對論效應上的差別。甚至,理論上在珠穆朗瑪峰頂部的一個時鐘,比海平面處完全相同的一個時鐘平均每天都要快三千萬分之1秒。
地球也在圍繞太陽旋轉,太陽在獵戶座懸壁上繞銀河系中心旋轉,都在進行絕對運動,都受到引力場影響。
銫原子鐘在製造原理上,是一束處於某一特定“超精細狀態”的原子束穿過一個振盪電磁場。當原子的超精細躍遷頻率越接近磁場的振盪頻率,原子從磁場中吸收的能量就越多,從而產生從原始超精細狀態到另一狀態的躍遷。然後透過一個反饋迴路,調整振盪場的頻率直到所有的原子完成了躍遷。
原子鐘利用這種振盪場的頻率保持與原子的共振頻率完全相同的頻率作為產生時間脈衝的節拍器。目前最高階的銫原子鐘,是利用100萬個銫原子對微波輻射做出反應得到時間。也就是本質上並非一個銫133原子的躍遷,而是100萬銫133原子的集體躍遷的平均表徵(這裡恐怕會帶來極為鑽牛角尖的誤差)。
因此秒應該定義為:一秒是位於地球上經度XX,緯度XX,海拔XX米處的某一顆銫133原子,基態的兩個超精細能階之間躍遷時所輻射的電磁波的週期的9,192,631,770倍的時間。
當然我的觀點只限於宏觀低速。如果一個授時局建立在法國科學院地下室,一個建在珠峰山頂,那麼規定一個“標準”授時局對一個飛不出太陽系的文明更有利。如果以後人類飛出太陽系了,飛出去的每一個飛船就應該以自己的原子鐘作為“標準”。
當然各自計時也可以從閔可夫斯基時空角度考慮,用各自在閔氏空間中運動軌跡的四維長度除以光速得到。並且由於宏觀高速運動中,資訊不能超光速,所以各自計時只有相遇時才可以比較。所以地球時間仍然可以從宏觀高速飛船上推算得出,保留地球時定義,但卻以自己的原子鐘計時,並不妨礙宏觀高速飛船。
此外,銫原子鐘的誤差是原理使然的,每2000萬年誤差1秒。黑科技鋁離子光鍾,每37億年誤差不超過1秒。鍶原子光晶格鍾,每50億年才會產生1秒誤差。1967年的定義,估計也會再次更改吧。
研究科技,只怕不精確,不怕複雜。我們的目標是,直到火山之大噴火,太陽冷卻成白矮星,宇宙陷入幾千億年的永恆的熱寂之中,我們的鐘也沒有出現誤差。
秒的定義不僅不復雜,而且還有缺陷,不夠複雜。
一秒是銫133原子基態的兩個超精細能階之間躍遷時所輻射的電磁波的週期的9,192,631,770倍的時間。
這個定義是1967年,銫原子鐘廣泛應用後,人們依據銫原子的振動而對秒做出的重新定義。但是這個定義默認了所有銫133原子,躍遷週期是相同的,默認了銫原子鐘是最精確的計時方法,沒有考慮相對論效應,也沒有考慮原子鐘存在的缺陷。
以前在檢測相對論效應時,曾經把原子鐘帶上飛機,後來還帶上了衛星,高速運動的原子鐘和地面上的原子鐘的確會產生相對論效應上的差別。甚至,理論上在珠穆朗瑪峰頂部的一個時鐘,比海平面處完全相同的一個時鐘平均每天都要快三千萬分之1秒。
地球也在圍繞太陽旋轉,太陽在獵戶座懸壁上繞銀河系中心旋轉,都在進行絕對運動,都受到引力場影響。
銫原子鐘在製造原理上,是一束處於某一特定“超精細狀態”的原子束穿過一個振盪電磁場。當原子的超精細躍遷頻率越接近磁場的振盪頻率,原子從磁場中吸收的能量就越多,從而產生從原始超精細狀態到另一狀態的躍遷。然後透過一個反饋迴路,調整振盪場的頻率直到所有的原子完成了躍遷。
原子鐘利用這種振盪場的頻率保持與原子的共振頻率完全相同的頻率作為產生時間脈衝的節拍器。目前最高階的銫原子鐘,是利用100萬個銫原子對微波輻射做出反應得到時間。也就是本質上並非一個銫133原子的躍遷,而是100萬銫133原子的集體躍遷的平均表徵(這裡恐怕會帶來極為鑽牛角尖的誤差)。
因此秒應該定義為:一秒是位於地球上經度XX,緯度XX,海拔XX米處的某一顆銫133原子,基態的兩個超精細能階之間躍遷時所輻射的電磁波的週期的9,192,631,770倍的時間。
當然我的觀點只限於宏觀低速。如果一個授時局建立在法國科學院地下室,一個建在珠峰山頂,那麼規定一個“標準”授時局對一個飛不出太陽系的文明更有利。如果以後人類飛出太陽系了,飛出去的每一個飛船就應該以自己的原子鐘作為“標準”。
當然各自計時也可以從閔可夫斯基時空角度考慮,用各自在閔氏空間中運動軌跡的四維長度除以光速得到。並且由於宏觀高速運動中,資訊不能超光速,所以各自計時只有相遇時才可以比較。所以地球時間仍然可以從宏觀高速飛船上推算得出,保留地球時定義,但卻以自己的原子鐘計時,並不妨礙宏觀高速飛船。
此外,銫原子鐘的誤差是原理使然的,每2000萬年誤差1秒。黑科技鋁離子光鍾,每37億年誤差不超過1秒。鍶原子光晶格鍾,每50億年才會產生1秒誤差。1967年的定義,估計也會再次更改吧。
研究科技,只怕不精確,不怕複雜。我們的目標是,直到火山之大噴火,太陽冷卻成白矮星,宇宙陷入幾千億年的永恆的熱寂之中,我們的鐘也沒有出現誤差。