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“1秒”的科學(xué) “定義”也是一門研究
2023年11月24日 11:20:08
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：5108
當(dāng)然這背后會涉及到非常復(fù)雜的學(xué)術(shù)框架，我們就不深入了。就結(jié)果來說，因為“原理”的存在，其實我們生活中有很多概念是很難解釋清楚的，而時間便是其中之一。幾乎所有人都知道“1天有24小時，1小時有60分鐘，1分鐘有60秒”，但是這個概念是基于人類將秒、分、時作為時間單位來實現(xiàn)的，1秒本身也只是時間增量，但我們并沒有辦法明確的說明“1秒有多長時間？”，因為1秒的長度取決于計量方式。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】科學(xué)是運用范疇、定理、定律等思維形式反映現(xiàn)實世界各種現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律的知識體系， 按研究對象的不同，可分為自然科學(xué)、社會科學(xué)和思維科學(xué)，而哲學(xué)和數(shù)學(xué)則是貫穿三個領(lǐng)域的基礎(chǔ)。換言之，理論上來說，幾乎所有的認(rèn)知都是可以用科學(xué)來論證的。為什么用“幾乎”呢？這就涉及到一個概念——原理。
“原理” 是數(shù)學(xué)的一個重要概念，同時也是科學(xué)體系的重要組成部分。“原理”又可以分為“公理”和“定理”，“定理”是經(jīng)過論證過的基礎(chǔ)理論，而“公理”則是人類暫時無法給出論證，但是在長期生活中既定的理論。事實上，很多“定理”也是通過“公理”來論證的。當(dāng)然這個話題進(jìn)一步深入還可以涉及到“定律”，“定律”是物理學(xué)中，可以通過實驗得出的基本結(jié)論，“定律”進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)可以得到一些物理上的結(jié)論或者定理，但是“定律”不能由其他規(guī)律通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)獲得。
當(dāng)然這背后會涉及到非常復(fù)雜的學(xué)術(shù)框架，我們就不深入了。就結(jié)果來說，因為“原理”的存在，其實我們生活中有很多概念是很難解釋清楚的，而時間便是其中之一。幾乎所有人都知道“1天有24小時，1小時有60分鐘，1分鐘有60秒”，但是這個概念是基于人類將秒、分、時作為時間單位來實現(xiàn)的，1秒本身也只是時間增量，但我們并沒有辦法明確的說明“1秒有多長時間？”，因為1秒的長度取決于計量方式。
當(dāng)然，或許有人會說，1秒的定義是從1天的概念中細(xì)化出來的，1秒基于1天的長度計算而來，因此1秒就是1/86400天。這種說法邏輯上是對的，但是從自然規(guī)律來說卻并不正確。因為每天的長度其實是不一樣的，每100年就會有2.7毫秒的改變(過去2700年的平均值)。
說到這里或許有人覺得這是在鉆牛角尖，但事實上，定義1秒鐘實際上就是一個非常嚴(yán)肅的科學(xué)課題，甚至和許多科學(xué)儀器的運作有著密切聯(lián)系。原子鐘便是其中之一。
原子具有天然的固定共振。它們僅以特定的能量狀態(tài)而存在，而且只能通過吸收或釋放一定量的能量從一種狀態(tài)變成另一種狀態(tài)。這種能量對應(yīng)精確的頻率。因此，捕捉這個頻率就可以準(zhǔn)確的量化時間的長度。
1995年隨著銫原子鐘誕生，1秒的長度被定義為銫原子9192631770次能量振蕩持續(xù)的時間，而這也成功讓人類的計時變得更加精確(雖然這種變化其實我們并不會特別在意)。
不過即便如此，時至今日對待1秒，科學(xué)家仍然在尋求突破，精確到“千萬億分之一秒”的定義并不能滿足他們對于科學(xué)的渴望，無論是利用鍶和鐿等元素中能量更高的可見光誘導(dǎo)的原子躍遷還是利用紫外線和可見光源取代微波重新定義“1秒的長度”，總之1秒背后，依舊是無數(shù)的研究在推進(jìn)。未來，1秒的定義或許隨時會改變——不過，1/86400天也大概率依舊是我們認(rèn)知中的1秒。
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