《流浪地球 》一天60小時怎么算？量子精密測量：沒關(guān)系，我會出手

電影《流浪地球》中，為了用行星發(fā)動機將地球推離太陽，科學家先讓地球逐步停止自轉(zhuǎn)，日升日落的周期拉長，2058年一天的時長從24小時變?yōu)?0小時。

為什么地球一天的時間會隨著自轉(zhuǎn)變慢而拉長？

60小時一天？？？（打工人看來首先被犧牲了，996真是福報 ）

那看不到太陽了，我們一日一天的時間該如何測量呢？

什么是“日”

人類最早認識的第一個時間單位就是“日”。（沒錯就是指代太陽的那個“日”）

遠古時代，沒有任何東西能像黎明降于大地的光明和溫暖，以及日落帶來的黑暗與寒冷更影響人類的生存。

這一次日出到下一次日出，或這一次日落到下一次日落，這樣天然、強烈的變化周期，使人們逐漸產(chǎn)生了日的概念，而時、分、秒也都是從自然時間單位——“日”，經(jīng)過人為劃分得到的。

隨著天文學的發(fā)展，我們知道了 “日”是以地球自轉(zhuǎn)運動為基礎的時間單位，地球自轉(zhuǎn)變慢，一日的時間也就變長。

但科學家通過長期的天文觀測，認識到了地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)并不穩(wěn)定（比三體星系還是靠譜），以地球轉(zhuǎn)動作為時間單位的參考并不精確。

在《流浪地球2》的設定中，地球嚴酷的流浪之旅顯然無法采用自然的計時方法，人們又如何得到精準的時間以協(xié)調(diào)系統(tǒng)龐雜的巨型工程呢？

其實不用等到未來，現(xiàn)在的科學家已經(jīng)基于量子精密測量技術(shù)，開發(fā)了超高精度的計時工具！

地球跑了也能精準測量時間

1955年，世界第一臺銫原子鐘誕生。

人們很快意識到，當處于特定頻率的微波輻射下時，銫原子的電子會在不同能級之間反復躍遷，并產(chǎn)生振動頻率固定的電磁波，其頻率不但遠超石英晶體的頻率，而且同種原子的同一種躍遷釋放的電磁波頻率是固定的。

以這種固定頻率電磁波作為諧振子的計時工具將實現(xiàn)前所未有的超高計時精度。

1967年，科學家通過銫-133原子在微波頻率下的跳動，重新定義了時間的基本單位——秒。自那之后，1秒就被定義為銫原子的電子自旋翻轉(zhuǎn)9192631770次的持續(xù)時間。這一定義一直沿用至今。

這里用到的就是對時間頻率的精密測量技術(shù)——原子鐘。

目前，先進的光晶格原子鐘已實現(xiàn)10-18量級的頻率準確度和10-17量級的秒級穩(wěn)定度，大幅度提高了時頻測量的精度 。此外，2021年，中國科學技術(shù)大學研究團隊在固態(tài)體系中（金剛石NV色心）開展了首個類原子缺陷全同性檢驗的工作，頻率檢驗精度達赫茲級，基于這一結(jié)果提出了新型固態(tài)原子鐘方案。

精密測量是科學研究的基礎

整個現(xiàn)代自然科學和物質(zhì)文明是伴隨著測量精度的不斷提升而發(fā)展的。

以時間測量為例，從古代的日晷，到近代的機械鐘，再到現(xiàn)代的石英鐘、原子鐘，隨著時間測量的精度不斷提升，通信、導航等技術(shù)才得以不斷發(fā)展，不僅給社會生活帶來極大的便利，也為新的科學發(fā)現(xiàn)提供了利器。

以全球定位系統(tǒng)（GPS）來說，每顆GPS衛(wèi)星都攜帶一個原子鐘，而根據(jù)愛因斯坦的相對論，我們知道繞地球高速運行的衛(wèi)星上的原子鐘的時間流逝，會稍慢于地面上的時鐘。如果沒有這種高精度的定義，我們就無法對這些微小的差異進行修正，GPS定位也就不可能實現(xiàn)。

因此，更高的測量精度一直是人類孜孜以求的目標。

量子精密測量是利用量子力學規(guī)律，特別是基本量子體系的一致性，對一些關(guān)鍵物理量進行高精度與高靈敏度的測量。利用量子精密測量方法，人們在時間、長度、質(zhì)量、頻率、加速度、電磁場等物理量上可以獲得前所未有的測量精度，并應用于量子導航、量子雷達、痕量原子示蹤、弱磁場探測等領域。