時(shí)間，是表征物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的最基本物理量，它以完美的線性和連續(xù)性展示著客觀世界的變化。鐘，是人類為了精準(zhǔn)度量時(shí)間而發(fā)明的儀器，從日晷、沙漏、水鐘、機(jī)械鐘、石英鐘、再到原子鐘，鐘的發(fā)展，體現(xiàn)著人類在探索自然奧妙過(guò)程中所展現(xiàn)出來(lái)的超高智慧。

  無(wú)論鐘以何種形態(tài)呈現(xiàn)，它都是以物體在特定條件下的振蕩頻率來(lái)刻畫(huà)時(shí)間的長(zhǎng)短。例如單擺，如果擺動(dòng)一次是一秒，擺動(dòng)100次就是100秒。

  那么，迄今為止人們都用過(guò)什么樣的鐘表？它們的準(zhǔn)確度又是怎樣的？

  從石英鐘到原子鐘：計(jì)時(shí)方式的精準(zhǔn)化;

  人們發(fā)現(xiàn)當(dāng)石英晶體受到電池的電力影響時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生規(guī)律的振動(dòng)，每振動(dòng)2.3萬(wàn)次，就會(huì)是1秒，這就有了石英鐘。目前，最好的石英鐘，每天的計(jì)時(shí)能精準(zhǔn)到十萬(wàn)分之一秒，也就是經(jīng)過(guò)差不多270年才差1秒。

  由于人們總想把時(shí)間計(jì)得更準(zhǔn)，如何將振蕩頻率記得更準(zhǔn)，以及如何將1秒劃分得更精細(xì)，成為了時(shí)鐘技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)。于是具有更高精度的原子鐘開(kāi)始出現(xiàn)。

  量子物理發(fā)現(xiàn)，原子內(nèi)部存在著一些分立的能態(tài)，當(dāng)原子中電子從一個(gè)能態(tài)“掉落”到低能態(tài)時(shí)，它便會(huì)釋放電磁波。這種電磁波的特征頻率對(duì)應(yīng)了分立能態(tài)之間的能量差，理想情況下是固定不變的，又稱為原子的固有共振頻率。因此，科學(xué)家們利用原子中電子能級(jí)躍遷時(shí)的共振頻率作為精確的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，這就是所謂的原子鐘。原子鐘說(shuō)到底就是利用原子中電子軌道做的原子單擺。

  在1963年召開(kāi)的第13屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上，科學(xué)家們給1秒鐘時(shí)間的長(zhǎng)短下了定義，即銫原子Cs-133基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)間躍遷輻射振蕩9192631770周所持續(xù)的時(shí)間為1秒。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)一直沿用至今。目前銫原子鐘的計(jì)時(shí)精度已達(dá)到3千萬(wàn)年不差1秒，是國(guó)際計(jì)量局用以維持標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的主要基準(zhǔn)鐘。