超厉害的“冷原子钟”

□李林明

过去人们怎样报时？说来极为有趣。由于古时钟表还未普及，聪明的古人便想到了借助钟鼓来报时。他们在繁华的都市中修建了钟鼓楼（如图1），楼内设置负责计时的铜刻漏（如图2）和负责报时的更鼓与铜钟。

图1

图2

铜刻漏仿制天池、平水、万分设置成三级，均为方斗形。各漏壶下端中心处设有龙嘴，将上一级漏壶之水向下一级漏壶流送。收水壶为圆柱形，壶顶设双龙抱扶箭尺，可随壶的水位缓缓升起，每14分24秒即古时一刻时间上升一个刻度。每逢这时，司时人员就会根据白天与黑夜选择击鼓（如图3）或撞钟（如图4）的方式向人们报时。就这样，悠远的钟鼓声掌控着人们的起居，形成了古代都市特有的苍远与厚重。

图3

图4

1924年以后，北京的钟鼓报时声不再响了，取而代之的报时方式是午时鸣炮（如图5）。鸣炮地点是在宣武门城楼上，使用的是两尊退役的德国克虏伯野炮。有意思的是，第一次响炮就震塌了附近的两间民房，于是只好把这两尊野炮分开鸣放，其中一门被安置到北城安定门城墙上。

图5

在炮台西北侧有两间小房作值班室，里边有电话与北京观象台连通。每当快到中午时，两个值班人分工合作，一人守在电话旁，听电话里传来的指令；另一人揭开炮衣，装好炮药、手持点燃的长香，站在炮位上静候指令下达。只要听值班室传来“准备”的口令，炮台上的人马上就把长香放在药引前，很快屋里又传来“放！”的口令，炮药点燃，午炮发出轰鸣，这声音响彻大街小巷，人们就知道：现在是中午12时，有表的赶快对表。当时人们带手表的很少，大部分人都是依靠“午炮报时”来安排自己的生活。

午时鸣炮的制度一直延续到二十世纪三十年代，由于鸣炮的费用太大，最后停止了这项报时活动。后来这种报时方式很快被钟表、电台报时所代替。

而今，随着我国“天宫二号”（如图6）的发射升空，中国已经拥有了属于自己的冷原子钟（如图7）。

图6

图7

机械表（如图8）1天差不多有1秒的误差，石英表（如图9）10天大概有1秒的误差，而这台冷原子钟则可以达到每3000万年才误差1秒的精度！

图8

图9

空间冷原子钟的精度秘诀主要在于“高、冷”：一方面得益于太空中“天宫二号”的“微重力环境”；另一方面则因为其自身的“冷”。

在微重力环境下，原子团可以做超慢速匀速直线运动，基于对这种运动的精细测量可以获得地面上更加精密的原子谱线信息，从而可获得更高精度的原子钟信号。

此外，利用激光冷却技术，将原子温度从室温降低到接近绝对零度，再对这些几乎不运动的原子进行测量，结果会更加准确。

冷原子钟的超强精度对空间其他卫星原子钟的校准、深空导航定位等均可以提供强有力的支撑，让祖国科技的前进步伐越来越快。