《流浪地球》一天60小时怎么算？量子精密测量：没关系，我 ...

想不到918

电影《流浪地球》中，为了用行星发动机将地球推离太阳，科学家先让地球逐步停止自转，日升日落的周期拉长，2058年一天的时长从24小时变为60小时。


为什么地球一天的时间会随着自转变慢而拉长？
60小时一天？？？（打工人看来首先被牺牲了，996真是福报 ）





那看不到太阳了，我们一日一天的时间该如何测量呢？
什么是“日”

人类最早认识的第一个时间单位就是“日”。（没错就是指代太阳的那个“日”）
远古时代，没有任何东西能像黎明降于大地的光明和温暖，以及日落带来的黑暗与寒冷更影响人类的生存。



这一次日出到下一次日出，或这一次日落到下一次日落，这样天然、强烈的变化周期，使人们逐渐产生了日的概念，而时、分、秒也都是从自然时间单位——“日”，经过人为划分得到的。


随着天文学的发展，我们知道了 “日”是以地球自转运动为基础的时间单位，地球自转变慢，一日的时间也就变长。



天文观测在当时并不精准！（三体人肯定非常认同）
但科学家通过长期的天文观测，认识到了地球的自转和公转并不稳定（比三体星系还是靠谱），以地球转动作为时间单位的参考并不精确。
在《流浪地球2》的设定中，地球严酷的流浪之旅显然无法采用自然的计时方法，人们又如何得到精准的时间以协调系统庞杂的巨型工程呢？
其实不用等到未来，现在的科学家已经基于量子精密测量技术，开发了超高精度的计时工具！
地球跑了也能精准测量时间

1955年，世界第一台铯原子钟诞生。



世界第一台原子钟

人们很快意识到，当处于特定频率的微波辐射下时，铯原子的电子会在不同能级之间反复跃迁，并产生振动频率固定的电磁波，其频率不但远超石英晶体的频率，而且同种原子的同一种跃迁释放的电磁波频率是固定的。
以这种固定频率电磁波作为谐振子的计时工具将实现前所未有的超高计时精度。
1967年，科学家通过铯-133原子在微波频率下的跳动，重新定义了时间的基本单位——秒。自那之后，1秒就被定义为铯原子的电子自旋翻转9192631770次的持续时间。这一定义一直沿用至今。
这里用到的就是对时间频率的精密测量技术——原子钟。

目前，先进的光晶格原子钟已实现10-18量级的频率准确度和10-17量级的秒级稳定度，大幅度提高了时频测量的精度 。此外，2021年，中国科学技术大学研究团队在固态体系中（金刚石NV色心）开展了首个类原子缺陷全同性检验的工作，频率检验精度达赫兹级，基于这一结果提出了新型固态原子钟方案。



利用金刚石中的类原子缺陷，可以构建一种固态类原子钟。
精密测量是科学研究的基础

整个现代自然科学和物质文明是伴随着测量精度的不断提升而发展的。
以时间测量为例，从古代的日晷，到近代的机械钟，再到现代的石英钟、原子钟，随着时间测量的精度不断提升，通信、导航等技术才得以不断发展，不仅给社会生活带来极大的便利，也为新的科学发现提供了利器。
以全球定位系统（GPS）来说，每颗GPS卫星都携带一个原子钟，而根据爱因斯坦的相对论，我们知道绕地球高速运行的卫星上的原子钟的时间流逝，会稍慢于地面上的时钟。如果没有这种高精度的定义，我们就无法对这些微小的差异进行修正，GPS定位也就不可能实现。



因此，更高的测量精度一直是人类孜孜以求的目标。
量子精密测量是利用量子力学规律，特别是基本量子体系的一致性，对一些关键物理量进行高精度与高灵敏度的测量。利用量子精密测量方法，人们在时间、长度、质量、频率、加速度、电磁场等物理量上可以获得前所未有的测量精度，并应用于量子导航、量子雷达、痕量原子示踪、弱磁场探测等领域。

参考资料：
http://www.ntsc.cas.cn/kxcb/kpwz/201007/t20100716_2904144.html
https://www.nim.ac.cn/520/node/4.html
http://lmmr.ustc.edu.cn/2021/0803/c13223a519092/page.htm
https://www.eet-china.com/mp/a125917.html
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