時鐘統一(時間同步)對全球發展程式的影響力

ahjzdz發表於2021-02-08

時鐘統一(時間同步)對全球發展程式的影響力


在人類歷史的長河中,時間一直協調著人與自然以及人與人之間的關係,它為我們的社會生活和生產提供了秩序。一切社會活動的順利開展都需要我們遵守共同的時間體系,然而時間並不是一開始就具有人類通用的規則,它經歷了一個統一和全球化的過程。
時間的含義
從物理上講,時間當前的國際基本單位是“秒”,它是表徵物體運動的一個物理量。“一秒”指:在熱力學溫度0K下,銫133原子在大地水準面上零磁場下兩個基態之間躍遷9192631770次所持續的時間。
從字面上看,“時”的繁體字為“時”,它拆開為“日”、“土”和“寸”三個部分,這應該代表著“人在地球上對太陽位置的測量”,而“間”則應該是間隙的意思,它指的是太陽位置變化過程所持續的時間長度。因此,“時間”一詞本身就同時具有時刻和時間段這兩層含義。“時”的含義說明中國古人一直以來就利用“地球相對於太陽的運動”這一自然現象來測量時間。

太陽時
到目前為止,雖然人類的腳步已經可以邁向太空,但我們一直以來都生活在自己的地球家園上,只是不同的國家分佈在地球的不同位置而已。因此,不僅僅是中國從古代就開始利用太陽和地球之間的相對運動來測定時間,生活在地球上大部分國家的人也大都早就利用這一方法來確定時間,“立竿見影”與日晷等方法便是這一原理的具體實現。當太陽在不同位置時,竿或晷針影子的方向和長度會逐漸發生變化,如果這時影子周圍有刻度,便可以從影子上看到當前的時刻了。
地方時
因為太陽時利用了地球與太陽之間的相對運動來測定時間,而決定晝夜變化的相對運動本身又來自於地球自轉這一天文現象。因此,假如大家都認為太陽經過自己頭頂時的時刻是正午,那麼位於地球不同經度上人的正午時刻是不同的。比如, 中國在地球的一邊,而美國在地球的另一邊,當中國是正午的時候,美國必然是午夜,這就產生了兩國各自所說的中午是不同的時刻,地方時就這樣產生了。在這種極端情況下,時差可以達到12個小時,事實上地球上經度每差一度,地方時便差4分鐘。
在社會發展的早期,人類的活動不頻繁,相互互動程度較低,人們對時間同步的要求並不高。比如,在哥倫布發現美洲大陸之前,人們甚至都不知道美洲大陸的存在,大家的社會活動是相對獨立的,地方時並沒有給大家帶來多大的混亂。
全球標準時間
隨著工業革命的興起與航海時代的到來,人類的活動範圍越來越大,不同國家之間的交往越來越頻繁。人們急需將地球數字化,以實現精確導航與定位,這一需求在航海中尤為突出。於是,人們在托勒密工作的基礎上更加精確實用地確定了地球的經緯度。然而不同的國家往往都想以自己國內的某條經度線作為地理的起始經度線,即本初子午線。這樣相當於地球上出現了許多不同的地理座標參考系,給全球化的活動帶來了諸多不便。但由於英國在第一、二次工業革命時期屬於其全盛時期,故透過格林尼治天文臺經度線為本初子午線的參考系是當時影響力最大的,這也為後來格林尼治時間曾經作為全球標準時間奠定了基礎。
鐵路的出現縮小了地球的空間,加快了社會的節奏。它對時間的統一提出了更加急迫的要求,同一鐵路網需要同樣的標準時間,否則很容易造成交通事故或者乘客的誤點,不同站點使用不同的時間會給人們的生活帶來極大的不便。因此,英國的鐵路網在世界上最早實現了時間的統一,各站時間都統一到了格林尼治時間。隨後美國和加拿大的鐵路網也實行了時間的統一。

19世紀不僅人們的日常生活進行著快速改變,科學研究也處於蓬勃發展的階段。人們對時間統一的呼聲越來越高,因此,美國人提議在1884年10月召開華盛頓國際子午線大會,這次會議得到了許多國家的支援,來自27個國家的代表參加了本次會議。本次會議決定採用以穿過格林尼治天文臺的經度線作為世界本初子午線,這樣就不僅確定了全球地理座標的零度子午線,而且也落實了格林尼治時間曾經作為世界標準時間的地位。
隨著科學技術的不斷髮展,人們發現地球自轉越來越慢,以地球自轉為基礎的時間並不十分準確。儘管原子鐘出現後給世界帶來了新的時間測量方式,但出於天文時在天文導航、地球科學以及與人們生活相關性方面的考慮,現在的國際標準時間協調世界時採用了以地球自轉為基礎的天文時與原子時的折中,即時刻以天文時為準,而時間段以原子時為準,每當原子時與天文時差的絕對值將要大於0.9秒時,原子時向天文時以閏秒的形式靠近1秒。

法國人一直希望以自己的經度線作為本初子午線,可由於英國當時的國際地位這一願望並未實現。1955年英國造出了世界上第一臺銫原子鐘後,法國人便很快就開始積極籌劃基於原子鐘的國際時間的計算,這一工作在位於法國巴黎的國際時間局(BIH)率先展開,從而奠定了現在國際標準時間在法國計算的地位。由於各種原因,國際時間局在1988年將國際標準時間的工作移交給了現在的國際權度局(BIPM)。

當前的國際標準時間由國際電信聯盟規定:指在國際地球自轉服務組織協助下,由國際權度局負責產生、保持和維護的協調世界時。各國守時實驗室透過人造地球衛星向國際權度局貢獻原子鐘資料,國際權度局利用這些原子鐘資料平均計算獲得國際原子時並結合地球自轉的天文時後獲得協調世界時。國際權度局在計算協調世界時的同時,也可以得到世界各守時實驗室時間與協調世界時之間的差值。透過對這些差值控制,各守時實驗室可以調整自己的時間與國際標準時間的接近程度,現階段該差值的絕對值不允許大於100納秒,當各守時實驗室的時間與國際標準時間都一致後,那麼全世界的時間也就同步了。最後各國根據自己所選的時區,在國際標準時間的基礎上加上或減去與零度子午線上的固定時差,便得到了本國的國家標準時間。我國選擇了東經120度上東八區的地方時間作為我國的標準時間。因此,由中科院國家授時中心實現的國際標準時間+8小時便成為了我國的國家標準時間,即北京時間。


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