作為一個(gè)化學(xué)元素，銫實(shí)際上已經(jīng)重新對(duì)時(shí)間進(jìn)行了定義。

自小時(shí)候到現(xiàn)在，在各種場(chǎng)合你都被告知準(zhǔn)時(shí)很重要?，F(xiàn)在，有了銫原子，全世界各個(gè)地方的時(shí)間都能保持準(zhǔn)確，準(zhǔn)確到讓我們感到需要重新思考時(shí)間是什么。而且我們發(fā)現(xiàn)計(jì)時(shí)技術(shù)中存在一個(gè)奇怪的缺陷。事實(shí)上是在近些年來(lái)人們才意識(shí)到準(zhǔn)確及時(shí)的重要性。并不是我們的祖先不需要知道時(shí)間，他們當(dāng)然需要。幾千年來(lái)，人類制造出多種多樣精致的儀器來(lái)衡量時(shí)間的流逝。 但事實(shí)是直到175年前，在那之前的幾千年里，人們對(duì)于時(shí)間的定義來(lái)源都是太陽(yáng)。不管走到哪里，你總能認(rèn)出什么時(shí)候是正午。晴天里只要看一眼天空或者看一下日晷，你就能知道時(shí)間。

這一切隨著世界上第一條鐵路線的開(kāi)通而改變了，這第一條鐵路就在這里，在英國(guó)。在那之后人們都知道倫敦的正午比布里斯托（Bristol）的正午早10分鐘，這是一個(gè)精確的值，它是陽(yáng)光走過(guò)兩座城市之間的經(jīng)度差所需要的時(shí)間。計(jì)時(shí)系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤導(dǎo)致的將不只是乘客會(huì)誤車(chē)。由于計(jì)時(shí)偏差導(dǎo)致的危險(xiǎn)事件甚至火車(chē)事故越來(lái)越多。1840年11月，英國(guó)西部鐵路公司（Great Western Railway）解決了這一問(wèn)題，他們使用了一個(gè)叫“鐵路時(shí)間”（Railway Time）的計(jì)時(shí)系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)所有城市的時(shí)間都是倫敦時(shí)間，這是第一次人們根據(jù)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)將不同地點(diǎn)的時(shí)間同步起來(lái)。此舉引起了很大爭(zhēng)議。突然間，皇家格林尼治天文臺(tái)（Royal Observatory）就可以從遙遠(yuǎn)的格林尼治控制你的時(shí)間系統(tǒng)。?？速愄卮髮W(xué)的校長(zhǎng)拒絕將學(xué)校大教堂的時(shí)鐘調(diào)整至英國(guó)西部鐵路公司所要求的時(shí)間。布里斯托采用了一個(gè)折中的方案：時(shí)鐘上有兩個(gè)分針，一個(gè)顯示當(dāng)?shù)貢r(shí)間，一個(gè)顯示“鐵路時(shí)間”。

這座鐘位于布里斯托，鐘上仍舊有兩根分針，兩者表示的時(shí)間相差十分鐘

然而“鐵路時(shí)間”逐漸成為了英國(guó)很多地方的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，而且在世界上其他后來(lái)修建鐵路的地區(qū)大多數(shù)都采用了“鐵路時(shí)間”的標(biāo)準(zhǔn)。但你可能要問(wèn)，這些與銫原子有什么關(guān)系？答案是只要你有一個(gè)遠(yuǎn)程操控的網(wǎng)絡(luò)，計(jì)時(shí)的精確對(duì)于時(shí)間的同步是至關(guān)重要的。而且所需要的傳輸速度越快，計(jì)時(shí)的精確度就越重要。因此在現(xiàn)代社會(huì)，信息以近乎光速的速度在線路中或者空中傳播，計(jì)時(shí)精確度就更加重要。而銫原子的作用是大幅度改進(jìn)了時(shí)間計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)。最近我去了一趟英國(guó)精確計(jì)時(shí)技術(shù)的故鄉(xiāng)。并不是格林尼治，而是位于倫敦郊區(qū)特丁頓（Teddington）的英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室（National Physical Laboratory）。在一個(gè)高級(jí)工業(yè)園區(qū)里立著一些辦公大樓，墻壁上的玻璃閃閃發(fā)光。就是在這些大樓里，科學(xué)家們正在進(jìn)行前無(wú)古人的科學(xué)探索。1930年正是在英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室，物理學(xué)家Louis Essen制作出了世界上第一個(gè)石英鬧鐘，它的精度在當(dāng)時(shí)是最高的，同時(shí)也預(yù)示著銫原子鐘的到來(lái)。石英鐘利用了一個(gè)原理：如果對(duì)石英晶體通電，石英晶體會(huì)以極高的頻率振動(dòng)。這種頻率叫作共振頻率，地球上每個(gè)物體都有其共振頻率。據(jù)說(shuō)當(dāng)一個(gè)女高音唱到她的最高音時(shí)，那個(gè)聲音能讓一個(gè)香檳杯碎掉，這就是因?yàn)槁曇暨_(dá)到了杯子的共振頻率。這也就是1831年蘭卡夏郡Broughton的吊橋倒塌的原因。軍隊(duì)在橋上走過(guò)時(shí)，行進(jìn)步子的頻率無(wú)意中達(dá)到了吊橋的共振頻率，使得吊橋發(fā)生劇烈震動(dòng)，造成螺絲斷裂橋體倒塌。自那以后，軍隊(duì)會(huì)警告他們的士兵在經(jīng)過(guò)吊橋時(shí)要打亂腳步。

為了理解這種共振現(xiàn)象如何幫助計(jì)時(shí)，想想落地大擺鐘的鐘擺。鐘擺每擺動(dòng)一次，鐘就過(guò)去一秒。石英的作用就相當(dāng)于鐘擺，只是振動(dòng)比鐘擺快得多：它的共振頻率比“秒”的振動(dòng)頻率快數(shù)千倍。而這就是人們?yōu)槭裁葱枰C原子的原因。銫原子的共振頻率比石英還高很多倍，準(zhǔn)確點(diǎn)來(lái)講是9192631770赫茲。這是Essen選擇它來(lái)制作第一臺(tái)新型鐘（即原子鐘）的一方面原因。Essen制造的石英鐘在三年內(nèi)僅僅偏差了一秒。而他在1955年于英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室制造的第一臺(tái)原子鐘精度達(dá)到了一百四十萬(wàn)年偏差一秒。但為什么選擇銫原子呢？

Louis Essen（右）在1955年造出了世界上第一臺(tái)銫共振器

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