“冷钟”与计量

大可

三年前，中国计量科学研究院研制的NIM5铯原子喷泉钟，成为国际计量局认可的基准钟之一，参与国际标准时间修正。2000万年内，它不会少1秒也不会多1秒。据报道，中国下一代的铯原子钟将达6000万年不差1秒。

还没等到下一代的铯原子钟，去年，我们又“发现”了一个新的钟，空间冷原子钟！

“冷钟”

上海光机所研制的这个空间冷原子钟，正搭载着天宫二号，在地球外的太空“飞”，那是与地而完全不同的环境呀。

不同的环境要有不同的原子钟才能适应，而我们的这个“冷钟”.达到了3000万年误差1秒，足全世界第一台在太空开展科学实验的空间冷原子钟，电是目前在空间运行的精度最高的原子钟！

科学家介绍说，“冷钟”是在地面喷泉原子钟的基础上发展而来的。

在地球上，物体都会受到地球引力的影响.地球引力产生了重力。跳高运动员追求更好成绩，就是试图在一刹那更强地克服重力.虽然最终还是被引力吸引落地了。其实，跑跳、走路电在克服重力呀。

地面原子钟的原子团自然也会受到重力的作用.所以它们只能如“喷泉”般运动。铯原子喷泉钟就是这样的，工作过程中铯原子团像喷泉一样地“升降”。原子团也可以进行抛物线运动（看看一些桥拱的形状，就知道什么是“抛物线”了）？无论是“喷泉”还是“抛物线”，在运动中，原子团速度、方向肯定有变化，属于变速运动、

而空间冷原子钟是处于微重力环境。航天员在太空如果不用东西固定，或者不拉住固定的舱壁等，身体会飘浮，就是因为处于微重力环境，在这样的环境下，原子团所做的运动是超慢速匀速直线运動（非常慢的、速度不变、沿着直线的运动），加上它是“冷原子”——那是运州激光冷却技术获得的超低温原子，有点深奥吧？我们只要知道结果就可以了：这样的环境、这样的技术，使得钟达到的超高精度是前所未有的。

空间冷原子钟的存在，可以让人类的很多探索得到解答。比如地球与太空中的各种天体时间不一样.如果天上有个原子钟，地面也有个原子钟，就可以知道两者时间相差多少。别小看了时间差，因为根据它可以测量出许多数据，这对人类研究太空太重要了。

空间冷原子钟还可以校准卫星上的原子钟，不说别的吧，对导航来说就是“福音”啊！因为导航卫星需要精准的时间，否则接受导航的人将会被“谬以千里”。

计时

人类生活离不开时间。

最初.人们看着太阳来掌握时间、指导自己的生活，所以有了“日出而作，日落而息”这样的描绘。

后来，发明了H晷、沙漏、刻漏等工具，可以细分时间，更有利于工作和生活。看过电视剧《琅琊榜》吗？有这样一个情节：梅长苏被带进皇宫，接着靖王也收到进宫命令，种种现象预示梅长苏可能会遇险。因为进宫后无法传递消息，靖王和霓凰郡主约定，到午时（中国古代把一天划分为十二个时辰，午时是上午11时至下午1时，又分为11时开始的午初、12时开始的午正），如果梅长苏和他没有出宫，霓凰就带兵冲进皇宫救人。靖王进宫后，霓凰郡主严阵以待，守在不断滴水的刻漏前，观察浮箭。“刻”就是指有刻度的浮箭，“漏”则是指漏壶。水从漏壶孔流出，漏壶中的浮箭随水面下降，浮箭上的刻度指示出时间。

唐朝大诗人白居易写的诗中有“钟鼓楼中刻漏长”这样的句子，说自己在一片寂静中只听到钟鼓楼上刻漏的滴水声，意思是时间过得太慢了。可见那时“钟”已经在生活中不可或缺，以至不但用来计时，还能影响到人的心绪。

再后来有了现在常见的钟表，时间就更加精确了。

人类的探索没有极限，对时间测量标准的要求也没有极限。不断改进、发明的结果，又山现了精度更高的石英钟等，原子钟后来居上，给了人们更大的惊喜。精准的原子钟对计量学、物理学等，都自着重大的科学研究和应用价值。

计量

说到计量，我们不出得想到上面提到的中国计量科学研究院。再一查，还有广东省计量科学研究院、上海市计量测试技术研究院

“计量科学”这几个字很简单，却又让人觉得陌生，除了研究时间计量（准确地说是时间频率计量）外，还有哪些计量研究呢？

那可多了！温度计量、几何量计量、电磁计量、无线电计量、电离辐射计量、光学计量、声学计量、力学计量、化学计量计量原来这么有用啊！

我国最早的计量器具是“度量衡”：

度——计量长短：单位有丈、尺、寸、分等，一丈等于十尺，一尺等于十寸，一寸等于十分…

量——计量容积：单位有石、斗、升、合等，一石等于十斗，一斗等于十升，一升等于十合……

衡——计量轻重：单位有斤、两、钱、分等，一斤等于十六两，一两等于十钱，一钱等于十分……

有个成语叫“锱铢必较”，意思是很少的钱也要计较，非常小气。锱、铢也是重量单位，锱是一两的四分之一，铢是一两的二十四分之一。

秦始皇统一了中国后，又统一了货币，统一了文字，统一了度量衡，统一了马车大小和车道宽窄……这样，便利了交流，比如，做买卖就方便很多。

统一计量，也给科学创造带来了“催化剂”。

四大发明的造纸术、印刷术、指南针、火药，都离不开“度量衡”：什么制料适宜制造电适宜推广使用？多少原料才能达到最好效果？等等。如果不统一计量，今天成功了，明天就可能失收。从这些发明可以看出.中国古代计量成就处于领先地位。

火药发展到今天，在炸药方面，多大计量会产生多大爆破效果，早为人们熟知。中国的定向爆破技术，可以一次用千吨炸药，让百万立方米的土石方往指定方向倾倒。当然，定向爆破不仅计量炸药，还有对抛出物体多远、会形成什么形状等的计算，这些都离不开温度、几何量、力学、化学等等的计量。

火药还发展出了焰火。艺术大师蔡国强用短短的80秒，让焰火燃烧成一架直升云霄的“天梯”，除了计量火药，还有对制作梯子的钢丝绳、铝合金以及梯子上的气球、气球里的氦气、牵引气球的船、放置物品的渔排等等的计量，没有清晰准确的计量标准.怎么可能有成功的表演！

计量科学

当年秦始皇统一中国要统一计量单位，如今世界的交流已经是常态，所以要统一计量标准。

世界有国际计量大会，大会把每年的5月20日确定为“世界计量日”。

人会下面有国际计量委员会，主要任务就是推广世界计量单位的统一，审查新的计量标准。

国际计量局，是国际计量大会、国际计量委员会的执行机构，是常设的世界计量科学研究中心。

国际计量大会推出的质量单位是千克，可是，美国市场上不少计量单位是“磅”；推出的长度单位是米（包括千米），而英国的汽车上还在用“英里”。不统一的计量单位常给人带来许多不便，这还是在生活上，如果在严密的科学领域里，容易造成很大的误差。

国际计量委员会还要审查新的计量标准。这就是说，谁先研究出标准并被审核通过后，大家就以这个标准为准绳。

无论是秦始皇的全国统一，还是现在的“全球化”，谁最先进就获得标准主动权。拥有主动权，就能站在制高点。

举个最简单的例子：中国最早用的不是千克、米等单位，而是丈、斤等，为了与国际同步.修改了计量标准，以至所有的“度量衡”器具，比如尺、秤等都要符合国际标准。这属于“跟跑”，而不是“领跑”。

计量科学，值得好好研究哦。endprint