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上海科技节重点活动“时间故事”展在上海科技馆开幕
看人类不断追求“秒”之极限
发布时间:2018-05-17   来源:文汇报
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这款交互型日晷作品通过上方不同角度的光线模仿太阳照射的角度,用最原始的方式来显示时间。记者 袁婧 摄

  作为2018上海科技节重点活动之一,“时间故事”展昨天起在上海科技馆亮相。在昏暗的背景灯光下,你将从宇宙大爆炸的那一刻开始,理解时间如何塑造我们的世界,人类在漫长的文明长河中如何认识时间,从人类祖先掌握季节规律种植作物到以原子频率测量的时间研究引力波……

  氢原子钟实物首次亮相,精度可达10(-15)秒

  人们从不吝惜在记录时间这件事上花费心思,所以中外钟表都十分精美,在“时间故事”展览中,观众除了能够看到钟表收藏家李大来收藏的60余件精美绝伦的中外经典钟表外,还能看到不一样的钟,其中就包括首次面向大众展览的氢原子钟。

  来自中国科学院上海天文台的这台氢原子钟外表酷似冰箱,这是我国自主设计并制造的第四代氢原子钟。据上海天文台主动地面氢钟项目负责人蔡勇介绍,这台钟的原理是利用氢原子从高能级跃迁到低能级时,会辐射出频率非常稳定的电磁波,将其作为频率标准输出。

  另一台酷似纺织机的钟是由中国科学院上海光学精密机械研究所提供的安装在天宫二号的空间冷原子钟模型,它是国际上第一台在轨进行科学实验的空间冷原子钟。它可以在太空中对其他卫星上的星载原子钟进行无干扰的信号传递和校准,经空间冷原子钟授时的全球卫星导航系统更加精确和稳定。

  据介绍,氢原子钟的精度可达10(-15)秒,而国际上最精准的锶原子光晶格钟,其稳定度已达10(-18)秒,相当于160亿年误差不到一秒。华东师范大学研制的光学分频器在分频过程中产生的误差比当今最好的光钟的精度还小三个数量级,可满足当前最好光钟的应用需要。

  “这些不断追求‘秒’之极限的钟凝结了科研工作者的心血,是上海设计和上海制造的代表。”蔡勇说。

  上海天文馆为观众带来新馆“剧透”

  此次“时间故事”展,是由上海天文馆策展。这也是在建的上海天文馆为观众带来的新馆“剧透”。

  据介绍,目前上海天文馆已经完成主体建筑和附属建筑的土建工程封顶,正在推进展示工程整体规划设计工作。时间的历史也将是新馆中的内容之一。

  不过,要完全理解人们是如何记录时间是不容易的,因为在漫长的历史长河中,人类对时间的理解曾经也并不那么清晰。但是,自古以来人们都利用天体运动来标注时间,时间和天文密不可分。

  为了判断经度,人们曾经发明了航海钟,这是一种把经度问题换算成时间问题的钟表。用地球转动一周的时间差,换算成两地的经度差,15个经度等于一小时。而郑和下西洋所用的导航技术“过洋牵星术”,就是通过观测天体高度判断所处纬度的技术。然而郑和无法测算东西向的位置,这也是郑和船队主要沿海岸线和传统航路前进的原因。

  对时间精度的把握从某种意义上能够判断一个文明的先进程度。目前人们能够测量到的最小时间单位已经达到了普朗克时间,也就是光在真空里传播一个普朗克长度的距离所需的时间,尺度为10(-44)秒。(记者 沈湫莎)