一年一度的高考吸引了大多數(shù)中國人的目光,成為一段時間的熱點,然而圍繞考前考后的爭議卻不斷。先是考試過程中一些家長過于注重考試而作出一些過激的行為,然后是雇“槍手”替考現(xiàn)象的被揭發(fā)。如今,多個考場出現(xiàn)了敲鐘人敲鐘失誤導(dǎo)致考試提前交卷。其中充滿了各種因素,當(dāng)然,鐘表走表失誤的可能性也不能排除。
鐘表由于它振動系統(tǒng)的振動周期發(fā)生變化而在運行(走時)時產(chǎn)生的快慢變化。通常以日差值(見鐘表日差)表示。鐘表振動系統(tǒng)的振動周期受各種外部和內(nèi)部因素的影響而變化,不同影響因素導(dǎo)致不同的走時誤差。各種走時誤差的綜合就構(gòu)成了鐘表走時誤差。鐘表走時誤差的構(gòu)成,對于機械式鐘表,主要有等時性誤差、位置誤差和溫度誤差;對于石英電子鐘表,主要有溫度誤差、因電池電壓下降和石英振蕩器老化所引起的走時誤差。石英電子鐘表的走時誤差通常比機械式鐘表至少小一個數(shù)量級,即小10倍以上。
嚴(yán)格地說,任何鐘表振動系統(tǒng)的振動周期都與振幅的大小有關(guān),故振幅變化時將引起振動周期的變化。這種由于振幅變化所引起的走時誤差,在計時學(xué)中稱為振動系統(tǒng)的等時性誤差。鐘表走時過程中,發(fā)條力矩、輪系傳動以及擒縱機構(gòu)效率的穩(wěn)定性決定振幅變化的程度和振動系統(tǒng)的等時性誤差,進(jìn)而決定鐘表的等時性誤差。鐘表的等時性誤差通常通過測量瞬時日差來求取。在同一放置姿態(tài)下,鐘表在滿條(上滿發(fā)條)時的瞬時日差與到達(dá)指定運行時間時的瞬時日差的差值,即為鐘表的等時性誤差。根據(jù)計時學(xué)的理論,產(chǎn)生振動系統(tǒng)等時性誤差的根源主要在于振動系統(tǒng)工作時受非線性力矩(與振動系統(tǒng)位移不成正比的力矩)的干擾。而引起這種干擾力矩的因素通常有以下9項。
如今,最精確的鐘表是美國的,美國最先進(jìn)的時鐘37億年誤差一秒。中國最先進(jìn)的時鐘1500萬年誤差一秒。2011年,日本研究小組表示,這是朝著研制人類歷史上最為精確的測量裝置邁出的重要一步。原子鐘用于設(shè)定國際原子時間或者協(xié)調(diào)世界時,二者與我們絕大多數(shù)人使用的格林尼治標(biāo)準(zhǔn)時間存在差異,但更為精確。隨著時間的流逝,即使原子鐘也會失去精確性,必須進(jìn)行調(diào)整以修訂微小誤差。精確性降低與所謂的“迪克效應(yīng)”有關(guān),也就是原子鐘的激光器產(chǎn)生的不必要的噪音。日本研究人員研制的光晶格鐘避免了這個問題,同時更為穩(wěn)定,無需經(jīng)常調(diào)整。
這臺新原子鐘由東京大學(xué)的英敏香取教授以及他的團(tuán)隊在澳大利亞新南威爾士大學(xué)維克多·弗拉姆鮑姆教授的幫助下研制。弗拉姆鮑姆表示,光晶格鐘就像是一個放在草皮上,里面裝有原子的蛋格?!半x子時鐘通常只有一個原子,你必須等待很長時間,才能達(dá)到所希望的精確度。新發(fā)明的原子鐘可以操縱數(shù)千個原子,能夠更快獲得結(jié)果。”
除了更為精確外,這臺光晶格鐘也可用于尋找地下礦物和碳?xì)浠衔铩PS依靠令人難以置信的精確計時,精確度更高的GPS自然能夠發(fā)揮更大作用。GPS追蹤器通過與衛(wèi)星保持通訊工作,衛(wèi)星負(fù)責(zé)報告位置和時間。追蹤器內(nèi)的電腦將自己的時間與衛(wèi)星報告的時間相比較,利用差值計算它們的方位。光以每秒18.6萬英里(約合每秒30萬公里)的速度穿行,如果衛(wèi)星時間落后于GPS接收器的時間千分之一秒,接收器便可計算出它與衛(wèi)星之間的距離為186英里(約合300公里)。
弗拉姆鮑姆說:“我們在測量原子鐘頻率時的精確度可達(dá)到17位數(shù)。它的精確度高的驚人,甚至能夠探測到地球引力勢的差異。在引力場,時間走得更慢,時鐘的快慢取決于物體引力勢的強弱?!彼赋?,日本研究人員研制的原子鐘也可用于石油勘探?!坝捎谑褪堑兔芏纫后w,所以石油的引力勢低于附近巖石。借助于這種原子鐘,你可以勘探礦物,應(yīng)用于包括汽車、飛機和太空飛船在內(nèi)所有平臺的全球定位系統(tǒng),進(jìn)行實時相對大地測量?!?/P>