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

電影《流浪地球》中，為了用行星發(fā)動(dòng)機(jī)將地球推離太陽，科學(xué)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(shí)長從24小時(shí)變?yōu)?0小時(shí)。

為什么地球一天的時(shí)間會(huì)隨著自轉(zhuǎn)變慢而拉長？

60小時(shí)一天？？？（打工人看來首先被犧牲了，996真是福報(bào) ）

那看不到太陽了，我們一日一天的時(shí)間該如何測量呢？

什么是“日”

人類最早認(rèn)識(shí)的第一個(gè)時(shí)間單位就是“日”。（沒錯(cuò)就是指代太陽的那個(gè)“日”）

遠(yuǎn)古時(shí)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(qiáng)烈的變化周期，使人們逐漸產(chǎn)生了日的概念，而時(shí)、分、秒也都是從自然時(shí)間單位——“日”，經(jīng)過人為劃分得到的。

隨著天文學(xué)的發(fā)展，我們知道了 “日”是以地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)的時(shí)間單位，地球自轉(zhuǎn)變慢，一日的時(shí)間也就變長。

但科學(xué)家通過長期的天文觀測，認(rèn)識(shí)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(dòng)作為時(shí)間單位的參考并不精確。

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

其實(shí)不用等到未來，現(xiàn)在的科學(xué)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(jì)時(shí)工具！

地球跑了也能精準(zhǔn)測量時(shí)間

1955年，世界第一臺(tái)銫原子鐘誕生。

人們很快意識(shí)到，當(dāng)處于特定頻率的微波輻射下時(shí)，銫原子的電子會(huì)在不同能級(jí)之間反復(fù)躍遷，并產(chǎn)生振動(dòng)頻率固定的電磁波，其頻率不但遠(yuǎn)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(jì)時(shí)工具將實(shí)現(xiàn)前所未有的超高計(jì)時(shí)精度。

1967年，科學(xué)家通過銫-133原子在微波頻率下的跳動(dòng)，重新定義了時(shí)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(shí)間。這一定義一直沿用至今。

這里用到的就是對(duì)時(shí)間頻率的精密測量技術(shù)——原子鐘。

目前，先進(jìn)的光晶格原子鐘已實(shí)現(xiàn)10-18量級(jí)的頻率準(zhǔn)確度和10-17量級(jí)的秒級(jí)穩(wěn)定度，大幅度提高了時(shí)頻測量的精度 。此外，2021年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在固態(tài)體系中（金剛石NV色心）開展了首個(gè)類原子缺陷全同性檢驗(yàn)的工作，頻率檢驗(yàn)精度達(dá)赫茲級(jí)，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(xué)研究的基礎(chǔ)

整個(gè)現(xiàn)代自然科學(xué)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(shí)間測量為例，從古代的日晷，到近代的機(jī)械鐘，再到現(xiàn)代的石英鐘、原子鐘，隨著時(shí)間測量的精度不斷提升，通信、導(dǎo)航等技術(shù)才得以不斷發(fā)展，不僅給社會(huì)生活帶來極大的便利，也為新的科學(xué)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(gè)原子鐘，而根據(jù)愛因斯坦的相對(duì)論，我們知道繞地球高速運(yùn)行的衛(wèi)星上的原子鐘的時(shí)間流逝，會(huì)稍慢于地面上的時(shí)鐘。如果沒有這種高精度的定義，我們就無法對(duì)這些微小的差異進(jìn)行修正，GPS定位也就不可能實(shí)現(xiàn)。

因此，更高的測量精度一直是人類孜孜以求的目標(biāo)。

量子精密測量是利用量子力學(xué)規(guī)律，特別是基本量子體系的一致性，對(duì)一些關(guān)鍵物理量進(jìn)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(shí)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(yīng)用于量子導(dǎo)航、量子雷達(dá)、痕量原子示蹤、弱磁場探測等領(lǐng)域。