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“1秒”的科學 “定義”也是一門研究
2023年11月24日 11:20:08
來源：化工儀器網 點擊量：5091
當然這背后會涉及到非常復雜的學術框架，我們就不深入了。就結果來說，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 行業百態】科學是運用范疇、定理、定律等思維形式反映現實世界各種現象的本質和規律的知識體系， 按研究對象的不同，可分為自然科學、社會科學和思維科學，而哲學和數學則是貫穿三個領域的基礎。換言之，理論上來說，幾乎所有的認知都是可以用科學來論證的。為什么用“幾乎”呢？這就涉及到一個概念——原理。
“原理” 是數學的一個重要概念，同時也是科學體系的重要組成部分。“原理”又可以分為“公理”和“定理”，“定理”是經過論證過的基礎理論，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。當然這個話題進一步深入還可以涉及到“定律”，“定律”是物理學中，可以通過實驗得出的基本結論，“定律”進行數學推導可以得到一些物理上的結論或者定理，但是“定律”不能由其他規律通過數學推導獲得。
當然這背后會涉及到非常復雜的學術框架，我們就不深入了。就結果來說，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。
當然，或許有人會說，1秒的定義是從1天的概念中細化出來的，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肅的科學課題，甚至和許多科學儀器的運作有著密切聯系。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變成另一種狀態。這種能量對應精確的頻率。因此，捕捉這個頻率就可以準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，依舊是無數的研究在推進。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知中的1秒。
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