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第141章 “秒”的诞生

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“1967年,第13届国际度量衡会议通过决议,将秒作为时间的国际标准单位定义为:铯133原子基态的两个超精细能阶间跃迁对应辐射的9,192,631,770个周期的持续时间为一秒。原子的能级非常稳定,跃迁辐射信号的周期自然也非常稳定,而且测量方便,复现秒的准确度可以达到千万亿分之一。这个称为原子钟秒,是秒的第三代定义,它已经完全摆脱对天文观测的依赖。

“到本世纪70年代,由于相对论的发现,人们认识到,重力时间膨胀会导致在不同高度的原子钟有不同的秒。因此授时的原子钟必须修正为在平均海平面的高度,以取得一致的秒。用相对论的术语来说,秒被定义成在转动的大地水平面上的原时。

“1977年,在BIPM的会议中对秒的定义加进了新的陈述:铯原子在0K下是静止不动的。这个定义意味着对那些原子钟之内的运作进行外推的数值,应该考量到周围温度的补偿(黑体辐射)。

“这就是我们今天定义的秒。作为时间的标准长度,它已经彻底地摆脱了对历的锚定。但是,要确定时刻,人类还是要在历上为原子钟寻找一个固定的锚点。

“一旦精确的原子钟授时系统崩溃,我们还是需要用历重新找回时间的锚点。”

高建结束了他对于时间的漫长叙述。李二狗又产生了一个新的问题:“时间为什么不能象空间那样可以很容易地固定位置呢?时间到底是什么呢?它为什么没有一个固定的起点?”

“其实,空间也没有固定的起点!”高建道。

“为什么?”

“因为运动!没有运动就没有一切!下次我们谈时空和运动。”

补充材料:西方历法

大约公元前3000年,古埃及人制定了太阳历,他们不是看禾熟了,而是统计了尼罗河泛滥的周期,这是西方历法最早的源头。古埃及人把天狼星和太阳同时升起的第一天,作为一年的开始,因此称为"天狼星"年。据此,尼罗河会定期泛滥。古埃及也是一个农业国,尼罗河的泛滥对农业生产影响极大。古埃及人的1年为365天,分12个月,每个月30天,多出来5天作为休假日。他们也发现回归年长度大约为365.25天,并规定每4年加一天。这和华夏的历法差不多。

古罗马最开始使用的历法1年只有10个月,每个月30天或31天,总共304天,另外60多天统统作为年末休息日。公元前46年,凯撒大帝(儒略·凯撒)命令以埃及天文学家索西琴尼为首的一批天文学家制定新历。

早期的罗马历法是根据月亮的运行周期制定的,每个月由新月开始,持续大约29.5天。然而,罗马人注意到每年的实际长度为365天左右,而不是12个月(约354天)的整数倍。为了与太阳的季节变化保持一致,他们引入了闰月的概念,即在需要的时候插入一个额外的月份。

最初的设计,一年为12个月;单月大,31天;双月小,30天。这样1年就有366天,需要减去1天。因为当时的死刑犯定在二月处决,人们希望流血的二月快点过去,所以凯撒就决定从二月减去1天,二月就变成29天。该历法称为‘儒略历’。

儒略历制定得挺好,但实施时却闹了笑话。那些颁发历书的祭司们,把改历命令中的‘每隔三年设一闰年’误解为‘每三年设一闰年’。这个错误直到公元前9年才由罗马帝国第一任皇帝屋大维·奥古斯都下令改正过来。

为了纪念屋大维·奥古斯都的丰功伟绩,罗马元老院通过决议,把儒略历的7月改称为“屋大维”(July)月,8月改称为奥古斯都‘Augustus’月。但八月是小月,未免有点逊色,何况罗马人以单数为吉,于是又从2月份拿出一天,加到8月里,8月就31天了,而2月就只有28天了,又对后面的大月进行了调整,10月和12月为31天。

儒略历把3月21日固定为春分日,但随着时间的推移,人们发觉,真正的春分与当时的日历并不一致,而是越来越早。到16世纪末已提前到3月11日了,这就影响了教会的节日和农业的时令,引起了很多不便和混。365.25天与365.2422天,相差了11分14秒,这个差数看着不大,但是128年就会差一天,400年就差三天多。

16世纪,意大利天文学家准确地计算出一回归年是365.2422天,每400年只有97个闰年,整百的年份不是闰年,能被400整除年份依然是闰年。1582年,罗马教皇再次修正了儒略历置闰法则,经过修正的儒略历被称为格里历(格里高利历),也就是我们现在使用的公历的最终版本。

格里高利历沿用了儒略历的闰年规则,100年不闰而400年闰。平均每年有365.2425天,与回归年相差不到26秒。格里高利历还规定了一次性的日历调整:在1582年10月4日之后,直接跳到10月15日,以消除之前累积的误差。这和华夏的《太初历》在太初元年一口气补闰三个月有异曲同工之妙。只不过《太初历》是正闰,格里高利历是负闰,1582年的10月,少了10天。

格里高利历和华夏农历的年和节气几乎完全吻合,就像是量身订制的一样。这种不约而同,体现了东西方科学家在历法制定上的高超水平。

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