世界最精確的時鍾就深藏在美國國家標準與技術研究所這所6層的混凝土大樓裏。這裏
，你能聽到數字世界最精確的心跳。

  美國國家標準與技術研究所(NIST)側重激光和量子物理學的研

 
世界最好的時鍾在美國國家標準與技術研究所裏製成

NIST-F1是美國最標準的時鍾
，也是世界最精確的實用時鍾 

美國國家標準與技術研究所最新修正過的氫微波激射器

 
此芯片大的原子鍾可精確到十億分之一秒

此紅激光是未來超精確鈣原子鍾的一部分

在此隔間中，此紅激光集中的鈣原子上

此圓柱包含單個被捕獲的原子
，與黃綠色激光共振

   據美國《連線》雜誌報道，世界最精確的時鍾就深藏在美國國家標準與技術研究所(NIST)這所6層(ceng)的(de)混(hun)凝(ning)土(tu)大(da)樓(lou)裏(li)。它(ta)看(kan)起(qi)來(lai)好(hao)像(xiang)隻(zhi)是(shi)一(yi)項(xiang)青(qing)少(shao)年(nian)科(ke)學(xue)展(zhan)覽(lan)項(xiang)目(mu)，擦(ca)亮(liang)的(de)鏡(jing)頭(tou)和(he)鏡(jing)子(zi)雜(za)亂(luan)地(di)堆(dui)在(zai)一(yi)個(ge)閃(shan)爍(shuo)著(zhe)微(wei)弱(ruo)銀(yin)光(guang)的(de)圓(yuan)柱(zhu)上(shang)，並(bing)被(bei)一(yi)個(ge)清(qing)晰(xi)的(de)塑(su)料(liao)帳(zhang)蓬(peng)蓋(gai)住(zhu)，加(jia)以(yi)保(bao)護(hu)。 

   現在存放於美國國家標準與技術研究所的這個銫原子鍾就是大名鼎鼎的NIST-F1。不過，等到F2明年出來時，此F1將會遜色不少。美國國家標準與技術研究所的時間與頻率部主任湯姆·奧布來恩說：“我們在時鍾的研製方麵基本上遵循摩爾定律
，每10年就會提高一大等級。” 

   時鍾的精確度帶來了一門有關危機存在的時間科學。自從1904nianmeiguoguojiabiaozhunyujishuyanjiusuocongdeguozhibiaochanggoumaiyizuobaizhongyilai
，rujincidanweiyijingchengleshizhongjiludebaochizhe，dazaoleshijiezuijingquedeshijianbiaozhun。 

   其最新一代原子鍾其精確度已經超越了原來狹小的範圍，使許多時鍾的精確度成了廢物。而且，該所400名科學家、工(gong)程(cheng)師(shi)和(he)員(yuan)工(gong)對(dui)時(shi)鍾(zhong)的(de)研(yan)究(jiu)更(geng)加(jia)投(tou)入(ru)
，更(geng)精(jing)益(yi)求(qiu)精(jing)，他(ta)們(men)正(zheng)在(zai)將(jiang)原(yuan)子(zi)鍾(zhong)縮(suo)小(xiao)成(cheng)穀(gu)粒(li)大(da)小(xiao)，並(bing)測(ce)試(shi)新(xin)的(de)精(jing)確(que)度(du)，以(yi)探(tan)測(ce)重(zhong)力(li)和(he)磁(ci)場(chang)的(de)相(xiang)對(dui)波(bo)動(dong)。10年內，他們的工作將對醫學成像和地質勘測等不同領域產生深遠影響。 

   xianjiudemiseqiangbiheduobiandeyoubudimian，meiguoguojiabiaozhunyujishuyanjiusuodeshijianyupinlvbuzaikekugaixieshijiandejingquedu。yixiekanqilaixinfanyiluandekexuejiazaidatinglilaihuizoudong，ouerkanyiyanwairen。biyeshengzeshenchuanguguaideT恤，在樓內踱步，夾著好用的工具和厚厚的文件夾穿行於辦公室和實驗室，而電纜和管道則彎彎曲曲地橫過天花板。 

   時間精確度是當今數字世界的心跳 

   因為時間精確度是當今數字世界的心跳。每一個手機基站安裝上原子鍾
，可以從一個塔管理另一個塔。而太空時鍾會讓汽車中的GPS告(gao)訴(su)你(ni)身(shen)在(zai)何(he)處(chu)
，較(jiao)小(xiao)的(de)時(shi)鍾(zhong)可(ke)以(yi)讓(rang)你(ni)的(de)無(wu)線(xian)裝(zhuang)置(zhi)能(neng)調(tiao)諧(xie)。當(dang)汽(qi)車(che)具(ju)備(bei)穩(wen)定(ding)控(kong)製(zhi)能(neng)力(li)時(shi)
，可(ke)以(yi)讓(rang)你(ni)避(bi)免(mian)車(che)禍(huo)。這(zhe)就(jiu)是(shi)美(mei)國(guo)國(guo)家(jia)標(biao)準(zhun)與(yu)技(ji)術(shu)研(yan)究(jiu)所(suo)密(mi)室(shi)中(zhong)的(de)銫(se)原(yuan)子(zi)鍾(zhong)的(de)大(da)好(hao)用(yong)途(tu)。 

   然而
，光學頻率測量集團的物理學家利奧·何爾伯格更加關心未來的時間。他們正在測試一種新的時間精確度
，是采用鈣和鐿這樣的原子來測量。像NIST-F1一樣，銫原子鍾使用激光來給銫原子減速，以達到測量狀態，之後調整微波信號，使其接近銫的共振頻率每秒9,192,631,770個周期。 

   通過這一辦法
，可以將F1精確度達到最佳。為了達到F1的最佳精確度，科學家得知道它們相對此時鍾的精確位置，再考慮天氣
、海拔和其它外在因素的影響。比如，熱天下
，連接F1與美國科羅拉多州大學實驗室的光纖會延長10毫米，科學家得不斷跟蹤和加以計算。在F1的精確度下
，位置變動都會影響原子鍾的精確度。比如，最近科學家將原子鍾從3層移到2層之後
，他們得重新調整其係統，才能彌補高度下降3.5米所導致的誤差。 

   相(xiang)對(dui)鈣(gai)和(he)鐿(yi)原(yuan)子(zi)，銫(se)原(yuan)子(zi)可(ke)以(yi)算(suan)是(shi)原(yuan)子(zi)鍾(zhong)之(zhi)父(fu)了(le)。何(he)爾(er)伯(bo)格(ge)的(de)研(yan)究(jiu)小(xiao)組(zu)要(yao)專(zhuan)門(men)調(tiao)整(zheng)這(zhe)些(xie)粒(li)子(zi)

，由(you)於(yu)采(cai)用(yong)微(wei)波(bo)來(lai)做(zuo)太(tai)慢(man)，於(yu)是(shi)科(ke)學(xue)家(jia)改(gai)用(yong)彩(cai)色(se)激(ji)光(guang)來(lai)代(dai)替(ti)。何(he)爾(er)伯(bo)格(ge)說(shuo)，每(mei)一(yi)個(ge)原(yuan)子(zi)都(dou)有(you)自(zi)己(ji)的(de)光(guang)譜(pu)特(te)征(zheng)，鈣(gai)對(dui)紅(hong)色(se)產(chan)生(sheng)共(gong)振(zhen)作(zuo)用(yong)
，鐿(yi)對(dui)紫(zi)色(se)有(you)共(gong)振(zhen)作(zuo)用(yong)。根(gen)據(ju)這(zhe)一(yi)原(yuan)理(li)，科(ke)學(xue)家(jia)希(xi)望(wang)製(zhi)造(zao)出(chu)更(geng)加(jia)精(jing)確(que)的(de)汞(gong)離(li)子(zi)鍾(zhong)，打(da)造(zao)絕(jue)對(dui)穩(wen)定(ding)的(de)時(shi)鍾(zhong)。 

  修正地球形狀的相對變化 

   jieshi，zugoujingquedeshizhongnengxiuzhengdiqiuxingzhuangdexiangduibianhua，youyudiqiuxingzhuangyinhuanjingyinsudebianhuaerchuxiandebianhua，yinciyaoduishizhongjinxingdexiuzheng。zhihou，kexuejiahaijiangxiuzhengyuzhou、天體物理學和時空的變化情況，繪製磁場和重力變化圖。這意味著不同的地形會有不同的重力偏移。科學家憑此可以繪製石油

、液體帆岩漿和地下水的分布圖。總之
，美國國家標準與技術研究所正在打造首個探尋水源和礦藏的高科技探棒。 

   對(dui)於(yu)一(yi)艘(sou)行(xing)駛(shi)的(de)船(chuan)隻(zhi)，這(zhe)種(zhong)時(shi)鍾(zhong)會(hui)因(yin)海(hai)底(di)形(xing)狀(zhuang)和(he)地(di)球(qiu)深(shen)處(chu)密(mi)度(du)的(de)變(bian)化(hua)而(er)改(gai)變(bian)頻(pin)率(lv)。對(dui)於(yu)火(huo)山(shan)，這(zhe)種(zhong)時(shi)鍾(zhong)頻(pin)率(lv)會(hui)隨(sui)岩(yan)漿(jiang)的(de)運(yun)動(dong)和(he)振(zhen)動(dong)而(er)變(bian)化(hua)。科(ke)學(xue)家(jia)使(shi)用(yong)這(zhe)些(xie)變(bian)化(hua)的(de)地(di)圖(tu)就(jiu)能(neng)區(qu)分(fen)鹽(yan)水(shui)和(he)淡(dan)水(shui)區(qu)域(yu)
，或(huo)許(xu)最(zui)終(zhong)能(neng)根(gen)據(ju)地(di)麵(mian)下(xia)重(zhong)力(li)的(de)變(bian)化(hua)來(lai)預(yu)測(ce)火(huo)山(shan)、地震和其它自然災難的爆發。 

   此外，科學家還在思考製作微型的原子鍾，大小隻有方糖大，可以用AA電池帶動，奧布來恩說
，其最顯而易見的應用是讓GPS接收器更加精確
，當然還有其它用途。 

   qunianqiutian，meiguopizibaodaxuedeyanjiurenyuanshiyongmeiguoguojiabiaozhunyujishuyanjiusuoshengchandegulidayuanzizhong，huizhilelaoshuxintiaodecichangbianhuatu。tamenjiangcishizhongfangzailaoshuxiongbuzhiwai2毫hao米mi的de地di方fang，每mei次ci心xin跳tiao一yi下xia，就jiu觀guan察cha老lao鼠shu富fu含han鐵tie的de血xue液ye是shi如ru何he影ying響xiang此ci時shi鍾zhong的de滴di答da聲sheng的de。從cong此ci，美mei國guo國guo家jia標biao準zhun與yu技ji術shu研yan究jiu所suo將jiang此ci時shi鍾zhong精jing確que度du提ti高gao了le巨ju大da的de數shu量liang級ji。他ta們men將jiang一yi排pai這zhe類lei時shi鍾zhong用yong作zuo磁ci力li計ji，成cheng了le一yi種zhong全quan新xin的de成cheng像xiang設she備bei
，可ke用yong於yu檢jian查zha心xin髒zang和he大da腦nao的de活huo動dong。而er且qie，此ci設she備bei方fang便bian攜xie帶dai，價jia格ge隻zhi有you幾ji百bai美mei元yuan一yi台tai。 

   此(ci)技(ji)術(shu)還(hai)可(ke)以(yi)用(yong)於(yu)探(tan)尋(xun)內(nei)部(bu)工(gong)作(zuo)的(de)外(wai)麵(mian)表(biao)象(xiang)。我(wo)們(men)周(zhou)圍(wei)的(de)電(dian)磁(ci)場(chang)無(wu)處(chu)不(bu)在(zai)，且(qie)會(hui)因(yin)我(wo)們(men)的(de)活(huo)動(dong)而(er)發(fa)生(sheng)輕(qing)微(wei)的(de)變(bian)化(hua)。足(zu)夠(gou)精(jing)確(que)的(de)時(shi)鍾(zhong)會(hui)因(yin)這(zhe)些(xie)磁(ci)場(chang)的(de)變(bian)化(hua)而(er)出(chu)現(xian)不(bu)安(an)，通(tong)過(guo)這(zhe)一(yi)情(qing)況(kuang)就(jiu)能(neng)推(tui)測(ce)出(chu)什(shen)麼(me)東(dong)西(xi)在(zai)哪(na)裏(li)，何(he)等(deng)東(dong)西(xi)在(zai)運(yun)動(dong)。像(xiang)老(lao)鼠(shu)的(de)心(xin)髒(zang)一(yi)樣(yang)，一(yi)排(pai)同(tong)步(bu)時(shi)鍾(zhong)能(neng)打(da)造(zao)實(shi)時(shi)的(de)環(huan)境(jing)持(chi)續(xu)變(bian)化(hua)圖(tu)，這(zhe)一(yi)研(yan)究(jiu)叫(jiao)作(zuo)無(wu)源(yuan)雷(lei)達(da)。通(tong)過(guo)此(ci)技(ji)術(shu)
，科(ke)學(xue)家(jia)最(zui)終(zhong)可(ke)能(neng)會(hui)找(zhao)到(dao)時(shi)空(kong)和(he)重(zhong)力(li)之(zhi)間(jian)的(de)想(xiang)到(dao)作(zuo)用(yong)。 

   yuzhouxuejiaduicitebieguanxin，yuzhouzaoqimoxingbiaomingwulixuedinglvhuisuizheshijianfashengbianhua，tahaijianghuisuizhewomendetancenenglierchuxianbianhua。ruoguozhenruci

，kexuejiazexiwangcijidujingquedeshizhongnengtigongshikongjiegoubianqiandediyigezhengju。