现代生活依赖于原子钟,它为全球定位系统(GPS)、电信、全球金融和科学进步提供了必要的精确授时。与容易产生偏差和不稳定的机械钟或石英钟不同,原子钟利用的是原子基本且恒定的特性。
由于特定类型的所有原子都是完全相同的,且不会磨损,它们提供了宇宙中最稳定的计时机制。原子钟的工作原理是将原子隔离,并用调整至特定谐振频率的光照射它们。当光线达到这种“共振”时,原子会发生“量子跃迁”。通过计算触发这些跃迁所需的光波周期精确次数,我们可以得出一个极其准确的秒。例如,国际秒的定义正是基于铯原子超过 90 亿次的周期。
自 1949 年第一台原子钟发明以来,这项技术已进化得比最初精确了数十亿倍。如今,这些时钟的稳定性极高,如果从宇宙大爆炸开始运行至今,其误差甚至不到一秒。这证明了原子钟对于导航我们这个复杂且互联的世界至关重要。