國際度量衡局正著手修正一秒的定義

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【新唐人北京時間2022年05月02日訊】國際度量衡局(BIPM)正在籌劃對一秒的定義做出改變。美國國家標準與技術研究所(NIST)的時間和頻率部門負責人說:「這是50年一次的大事,我們要慎重。」

度量衡是現代社會文明溝通的基礎,如果沒有統一的度量單位,不同地區的人們就沒有統一的標準交換貨物、互通信息。大約150年前,國際計量學家制定了一套統一的標準沿用至今。國際度量衡局掌管著時間、長度、質量、電流、溫度、光強和物質的量這七大度量衡系統

科學家不斷在改進這些度量標準。2018年,國際度量衡局改進了公斤(質量單位)、安培(電流單位)、開爾文(溫度)和摩爾(物質的量的單位)的定義。

在新的標準框架下,除了摩爾以外,所有的度量衡都與時間相關。比如長度單位——米,被定義為光在真空中傳播299,792,458分之一秒所經過的距離。類似的,連公斤的定義都以秒為基礎,當然,這裡面的關係非常複雜。

國際度量衡局的時間和頻率咨詢委員會主席、物理學家諾埃爾·C·迪馬克(Noël C. Dimarcq)說:「所有的單位都不是獨立的,它們都取決於秒的定義。」

這意味著從理論上說,像質量和長度的單位,也都可以用秒來表達。迪馬克說:「你去店裡買東西,你可以不說我要一公斤土豆,而是說我要幾秒的土豆。」

不過現在,由於出現了新一代更準確的時鐘技術,科學家準備改進一秒的定義。這是半個多世紀以來的第一次。

6月,國際度量衡局的計量學家將確定最後入圍的一套新定義需要達到的標準。迪馬克說,估計到2026年其中多數標準才能實現,到2030年才會完成最終的審核。由於全球的度量衡都依賴秒的定義,所以這項工作必須非常慎重。

國際度量衡局國際咨詢委員會的成員、美國國家標準與技術研究所時間和頻率部門負責人伊麗莎白·A·唐利(Elizabeth A. Donley)說:「這是50年一次的大事,需要經過充分的討論。」

其實,時間本質的作用還是與天文時間相關。古代,人們通過觀天象來計時。最早的時候,人們以地球自轉一周,一個白天和黑夜的循環作為基礎的計時概念。後來,古埃及天文學家採用了12進制系統,把白天和黑夜各分成12份,產生了一天24小時的概念。

但是,這種計時方法定義出的小時的長度,隨著地球一年四季所位於太陽軌道週期的不同而差異很大。2,000多年前,希臘天文學家認為需要把小時的長度固定下來,用於計算月球的運動週期,於是提出了創新,把一天的時長均勻地分成了24小時。

自1967年起,計量學家用激光追蹤原子內部振動的頻率定義一秒的時間。隨著激光追蹤技術的改善,這一次科學家將繼續改進對原子振動頻率的測量。這樣的改變對於普通人來說並沒有什麼變化。但是科學家們說,更精確定義的秒的概念,在暗物質研究、引力波追蹤等方面具有重要的意義。◇

(轉自大紀元/責任編輯:葉萍)

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