為什麼再精確的表都會慢慢產生誤差?其實不是表的問題,是時間改變了
如果你花上十塊錢在地攤上買上一塊如假不包換的勞力士,你會發現,一個星期以後,除了表面有些掉色以外,還產生了一兩分鐘的誤差,你會說十塊錢嘛,產生時間誤差很正常。那麼如果你親身赴瑞士購買一塊手工製作的名表,那麼一個星期之後你會開心的發現,時間真是分秒不差。但是在過了很長的一段時間之後,你就會發現時間還是會出現微小的誤差,你會這樣想,再好的表也不可能永遠沒有誤差嘛。而有些時候你的運氣不好,買回的名表第二天就誤差了一秒,你肯定會以為自己買到了假貨,其實不是這麼回事,這一切和表的沒有關係,是時間改變了。
要解釋清楚這個問題,我們先得弄明白時間是什麼?時間是客觀存在的,但卻又是看不見摸不著的,所以對於時間的本質我們不去探討,我們只探討人們看得見摸得著的時間,也就是人類所定義和描述的時間,這些時間通常會以小時、分鐘、秒,甚至是更小的時間單位來表示。那麼有一個問題,人類所使用的時間是如何確定的?人類確定時間有幾種不同的方法,一種是根據地球自轉周期來進行計算,我們都知道地球在轉一周就是一次日夜的輪迴,也就是一天24小時,所以我們只需要將這24小時平均分成86400秒,就可以確定一秒的時間長度。這也是大多數人都知道的時間計算方法。
但是上面的這種計算並不十分精確,這是因為地球的自轉速度不是恆定不變的。而是會隨著時間的累積逐漸的變慢。所以科學家們開始研究更為精確的時間確定方法,很快科學家們就發現了分子震蕩的周期是非常穩定的,而且其精確的程度遠遠超過了根據地球自轉來計算時間的方法。於是科學家們確定了當銫133原子在基態的兩個超精細能級結構間零磁場躍遷時某個周期持續的時間確定為一秒的時長,這種確定時間的方法是極其穩定和精確的。但遺憾的是,這種計算時間的方法仍然不能給我們提供一個絕對穩定的時間,原因和上面一樣,地球的自轉速度不是恆定的。
地球的自轉會逐漸變慢與用原子振蕩確定時間有什麼關係呢?因為原子確定的一秒長度是固定的,但是地球的自轉速度卻會逐漸變慢,所以時間表述和實際時間會逐漸產生誤差,所以在幾萬年後,你會發現午夜零點恰恰是艷陽高照的白天。如何解決這個問題呢?就是創造一個世界的統一時間,而今時今日我們所使用的時間就是這種世界統一時間。世界統一時間是怎麼確定的?就是用原子計時法來確定一秒的長度,進而組成24小時確定一天的長度,為了應對地球自轉變慢所產生的真實時間與原子時間的誤差,所以每當這種誤差相差達到0.9秒的時候,就會人為的將原子時間減少一秒。
這種人為減少的一秒就放在6月30號或者12月31號的最後一秒來進行,也就是說,當你不湊巧剛好在這一天購買了一塊手工名表,而恰恰這一天又要減少時間,那麼睡上一覺醒來你就會發現你的表與電視上的時間相差了一秒,於是乎你可能會怒氣沖沖的找到商家去退貨,甚至因此而延誤了飛機。而商家的銷售人員因為對於世界統一時間的確定方式並不了解,所以只得灰頭土臉的給你退了貨。於是這就成為了一個因為不懂科學而害人害己的典型例子。現在你知道時間是如何確定的了嗎?如果你有什麼有趣的科學常識也歡迎分享。
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