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| 編輯推薦： |
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人类从“认识时间”的好奇、“计量时间”的需求出发，相继诞生了古代的历法、近代的牛顿力学以及相对论等全新的宇宙观。关于时间的知识非常有趣，让我们开启这段纪时长河的探索之旅吧！
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| 內容簡介： |
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本书以计时为线索，首先介绍与时间计量相关的知识，包括天文学、计量学、牛顿力学、相对论等是如何通过对时间的认识建立起来的；然后介绍诸如大航海、工业革命之类波澜壮阔的与时间计量相关的重大历史变革、趣闻轶事，也包括我国古代在天文观测与历法方面的成就；后半部分重点介绍时间计量的现状及其在现代科学、国计民生领域的应用，方便读者了解时间计量研究的重要意义；最后对时间及其计量的未来进行了展望。
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| 關於作者： |
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魏荣，中国科学院上海光学精密机械研究所研究员，博士生导师。国内知名原子钟研究专家，长期从事与原子钟研制、时频计量、激光冷却、精密测量物理等领域相关的研究，主持研制了国内首台铷87原子喷泉钟。上海市科学普及志愿者协会资深科普专家，出版译著《频标：基础与应用》。
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| 內容試閱：
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“时间”是一个非常简单、又非常复杂的话题。说它简单，是因为即使一个3岁小儿也可以侃侃而谈，因为孩童对时间也有切身的感受；说它复杂，是因为即使到今天，它仍然是最睿智的哲学家孜孜然以求之的问题，是最顶尖的科学家用最复杂的计算、最精密的仪器不懈探究的问题，因为对宇宙的终极理解就包含在“时间”的研究中。从最直观的感受到最深奥的探索，在如此大的跨度下，“时间”对我们产生方方面面的影响。
如果向他人询问“时间”，不同的人会给出不同的答案。大多数人会看钟表，告诉你现在的时刻；刚刚结束比赛的竞速运动员会告诉你他的成绩；侦探会告诉你案情是什么时候发生的；物理老师会告诉你某个过程经历的时长；而哲学家则会给出一些越说越复杂、越说越糊涂的解释……从这些问答可以看出，“时间”包含非常多的内涵，在不同的场景下有不同的理解。而在相当多的场合，“时间”指的是量化的时间，也就是某一个时间点的时刻，或者某一段时间的长度。这是我们接触最多、感受最直接的“时间”。
本书将主要围绕这种量化的“时间”进行介绍，包括如何对时间定量、为什么要测量时间、如何测量时间及测量时间有什么用途等。这个看似相对简单的问题背后，包含着人类科学、技术及历史发展的许多信息。
从最熟悉的钟表讲起。若想知道时间，我们就会去看钟表。图1是最常见的一种钟表，在液晶显示的电子时钟出现以前，这种表盘几乎是钟表的唯一形式。我们可以非常容易地读取表盘的信息：现在的时间是6点30分。读取这个“时间”的时候，我们默认了许多信息，比如说由短到长的3个指针分别是时针、分针、秒针，分别指示时、分、秒，时针可以直接读数，而分针和秒针的读数要乘5……这些约定俗成都是时间计量经过长时间的发展形成的。表盘划分为12格，时、分、秒之间60倍的关系，是古代天文观测留下的烙印。而两个时钟不一样的读数，则涉及时钟准不准的问题。谈论准不准，是因为存在一个客观的标准时间，在我国就是“北京时间”，所有的时钟都要以它的时间为准，原因只有一个——它是法定的时间。一个国家为什么会产生法定时间，怎么产生法定时间，如何把法定时间传递给我们，这又是一件对我们有重要影响的事，它是科技发展和人文传承共同作用的结果。
我们继续关注图1的两台时钟，它们有约8s的偏差，这个偏差是大还是小，需要放到具体的情形下讨论。这8s的偏差是1小时产生的，还是几天产生的，如果是前者就说明这两台钟一致性比较差，如果是后者，就说明它们一致性比较好。但这个评价也不完全正确，因为我们还得考虑这两台钟是什么时期的。时钟的精度在不断提高，人类能够造出1小时差8s的时钟是在17世纪惠更斯发明摆钟以后，在此之前没有一台钟超过这个精度，所以放到17～18世纪的近代，这是一台非常准的钟。而在现在，几天偏差8s的时钟已差得让人不可接受。因此，时钟的精度还要放在历史的坐标中衡量。
当时钟出现偏差时，我们通常评价是它走得“快”或者“慢”了。我们用最简单的摆钟模型解释这个问题，如图2所示。时钟包括3个部分，振荡器、计数器、显示器。振荡器周期性运动，每个周期花费的时间T相同，图2中是单摆。计数器把振荡器运动的周期数n记录下来，图2中是锚定器和齿轮，它们采用擒纵式机械结构，保证单摆运动一个周期齿轮就转动一齿。显示器就是将振荡器运动周期数转化为标准时间信息显示出来。图1中的表盘就是显示器，图2中没有专门的显示器，可以将齿轮看作显示器，转动的齿数n显示时间为nT。可以看出，如果n和T都是准的，时钟记录的这段时间就是准的。因为n是整数，一般没有误差，时钟的精度取决于振荡器的周期T。一般而言，T不是标准的时间单位，比如T=0.6s，需要通过一些齿轮的传递转化为标准的时、分、秒，该钟表在使用前还需要校准，把初始的时间调节到标准时间To，使用时，我们读取到的时间为To nT。
图2的简单模型包含了所有时钟的普适规律。我们按照某个理想的T制作钟表，钟表走得“快”或者“慢”，意味着T小于或者大于这个值，我们需要修正这个偏差，比如调节图2中的螺母。因为计时的误差会累积，钟表显示的时间与标准时间的偏差会不断变大，所以过去每隔一段时间就需要校准一次钟表。
以上，我们以一个简单的表盘为例介绍了与测量时间相关的主要问题，我们还可以挖掘更多。它的背后是与时间计量有关的技术和科学，它的过去、发展、现状等。这些都是本书要介绍的内容。我们也将介绍图1所示的表盘以外的时间计量，它是远古时期的人类对天文的认识；它是古人通过巨石阵、金字塔或者其他建筑试图解读的天机；它是世界最本质的特征之一，它是开启科学大门的钥匙；它是人类实现测绘、远航、大容量通信等的必要工具……它也是我们最直观的感受。我们每年都会经历各种节庆，既有普天同庆的春节、中秋等传统节日，劳动节、国庆等法定节日，也有生日等个人节日，这一切都是历法的形式规定的，由此我们感受到时间的神圣性。我们每天需要上班、上学，常常在最香甜的睡眠中被闹钟吵醒，不得不起床，那一刻，我们感受到时间的强迫性。我们总是犯这样那样的错误，事后常常感慨无法买到后悔药使时间倒流，感慨由于时间的不可逆导致的珍贵性……
关于时间计量还有许多，接下来我们将慢慢展开。和很多叙事一样，我们的时间计量之旅也将从“很久很久以前”开始。但在此之前，还要对它们的背景作一点介绍。
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