時間計量精度提升的意義何在？

      從古到今，時間計量精度的不斷提升給民眾生活需求及國家活動帶來了哪些影響？
      日常生活中，1秒的時間已非常短暫，時間精確到一秒已經(jīng)足夠了，例如公司上班打卡，學(xué)校上課下課鈴聲，考試交卷的鈴聲，再說到購物中雙十一秒殺等等。
      可在某些領(lǐng)域, 用秒來計量時間,又太長。在我們的體育賽事中，運動員的比賽成績需要精確到百分之一秒，也就是說0.01秒的差距就決定著冠軍的歸屬；出行的交通工具中，如汽車、飛機，其發(fā)動機每分鐘轉(zhuǎn)動數(shù)千周, 為改變發(fā)動機的頻率,提高其運行的速度，時間測量要精確到0.01秒。
      對于科研活動，隨著時間頻率測量精度的提高，人們可以更深層次地探索自然規(guī)律，推動基礎(chǔ)科學(xué)研究的進步。如里德堡常數(shù)的測量、精細結(jié)構(gòu)常數(shù)的穩(wěn)定性測量、朗德因子的測量、荷質(zhì)比的測量、引力紅移的測量、引力波探測等，其精度都直接取決于時間頻率的測量精度。
      這些測量和研究都是檢驗物理學(xué)基本理論（相對論、量子電動力學(xué)、引力場理論等）的重要方法，例如，通過測量精細結(jié)構(gòu)常數(shù)隨時間變化檢驗廣義相對論，需要頻率測量精度優(yōu)于10-17；通過激光干涉檢驗引力波的存在，需要頻率測量精度優(yōu)于10-18。
      此外，人們還通過將其它物理量的測量轉(zhuǎn)換為時間頻率的測量，間接實現(xiàn)對其它物理量測量精度的提高。目前已經(jīng)完成了長度、電流、電壓、發(fā)光強度和溫度等物理量單位的定義或測量的轉(zhuǎn)換。
      對于國家活動，以衛(wèi)星導(dǎo)航為例，為提高GPS的精度，必須統(tǒng)一“鐘表”的時間。但是即使精度達到三萬年有一秒誤差的原子鐘，由于相對論效應(yīng)，都會與地面時鐘產(chǎn)生時間差，最終影響到GPS的定位效果。根據(jù)狹義相對論，因為人造衛(wèi)星在運動，所以從地面上看時間過得慢，由于與光速相比人造衛(wèi)星的飛行速度慢而存在一點誤差，搭載人造衛(wèi)星的時鐘也會比地面鐘每天慢7微秒。
      之外，再根據(jù)廣義相對論，引力越強時間過得越慢。宇宙空間站的轉(zhuǎn)速越快，也就是其內(nèi)部的人造引力越大，時間的變慢程度就越大。相反，從引力強的地方到引力弱的地方，看上去時間會變快。因此從地球表面看，受到地球弱引力的人造衛(wèi)星上搭載的時鐘走得快。
      這里的誤差為每天快46微秒，減去狹義相對論效應(yīng)產(chǎn)生的人造衛(wèi)星時間滯后7微秒，人造衛(wèi)星的時鐘每天快39微秒。這個時間差對于GPS影響很大，距離的誤差等于時間的誤差乘以光速，僅僅39微秒的時間差導(dǎo)致GPS定位上出現(xiàn)12千米的誤差，導(dǎo)致GPS無法應(yīng)用，無法起到導(dǎo)航的作用。不過我們根據(jù)狹義相對論和廣義相對論對這一誤差進行修正，使人造衛(wèi)星和地面時鐘一致，便可放心使用GPS。
      如今，伴隨著綜合國力的強大，中國已經(jīng)在世界上起著舉足輕重的作用。我國授時也在以跨越式的速度發(fā)展，以便為我們國家的科研及民生提供最基本的時間保障，也衷心祝愿2016年里，我們都能珍惜時間，度過美妙的一年。