本書是美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所詹姆斯·杰斯帕森與簡·菲茨-倫道夫所創(chuàng)作的時(shí)間科普作品。本書從歷史發(fā)展的角度,深入淺出地介紹了時(shí)間的產(chǎn)生原理和保持方法。首先,從日常時(shí)間的應(yīng)用出發(fā),描述了時(shí)間的定義、特性和計(jì)時(shí)技術(shù)的歷史。接著,逐漸展開介紹了時(shí)間的度量原理和發(fā)展歷史,并且介紹了與鐘表相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)和現(xiàn)代守時(shí)鐘-原子鐘,包括原子鐘的種類和與其相關(guān)物理學(xué)工作原理。然后,介紹了計(jì)時(shí)的方法和時(shí)間傳輸技術(shù)。同時(shí),從電力導(dǎo)航等行業(yè)出發(fā),本書介紹了時(shí)間在人們生活中的應(yīng)用。作者還通過描述時(shí)間與數(shù)學(xué)、物理、天文學(xué)的關(guān)系,深入介紹了計(jì)時(shí)技術(shù)的困境,時(shí)間與其他物理量(如秒)的關(guān)系。后,展望了未來時(shí)間的相關(guān)技術(shù)。
對時(shí)間的討論和研究是永無止境的。在展望時(shí)間的未來之前,我們先從日晷了解一下時(shí)間的前世,再從原子鐘來了解一下他的今生。
距這本書版出版已有二十余年。在過去的這些年中,人造衛(wèi)星已經(jīng)司空見慣;電腦進(jìn)入了尋常百姓家;每天有千萬條數(shù)字信息在城市與國家之間通過通信衛(wèi)星和光纖傳輸;天文學(xué)家們已經(jīng)確定了黑洞的存在;研究人員可以控制單個(gè)或者一小組原子。這些變化深刻地影響著計(jì)時(shí)和時(shí)間傳遞技術(shù),以及人類對時(shí)間和空間本質(zhì)的理解。
新的一版中,我增加了六章新內(nèi)容,同時(shí)還對版的一些章節(jié)做了修訂。我會(huì)介紹以上出現(xiàn)的這些事情,當(dāng)然,還有更多。
初,我希望本書適用于普通讀者。因此,本書選取了折中的方式,介紹了在科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域的時(shí)間概念、計(jì)時(shí)和時(shí)間的應(yīng)用技術(shù)。但隨后我發(fā)現(xiàn),我的很多同事也會(huì)通過閱讀本書的某些章節(jié)來溫習(xí)相關(guān)的知識(shí)。當(dāng)然,這也不奇怪。時(shí)間和頻率技術(shù)的產(chǎn)生、存在和應(yīng)用其實(shí)已經(jīng)成為一門很大的學(xué)科,具有一定的獨(dú)立性。雖然第二版沒有試圖給出深度的、教科書式的呈現(xiàn),但我希望在便于讀者理解的基礎(chǔ)上,仍舊保持科學(xué)的整體性。
在1988 年,美國國家標(biāo)準(zhǔn)局(NBS)改名為美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)。雖然我仍對NBS 這個(gè)名字保有感情,但終還是在本書中使用了NIST 這個(gè)新稱呼。
詹姆斯杰斯帕森(James Jespersen)
詹姆斯·杰斯帕森,美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所研究員,多年從事時(shí)間科學(xué)、授時(shí)測量等工作,發(fā)表眾多權(quán)威學(xué)術(shù)論文。簡·菲茨-倫道夫,美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所研究員,從事授時(shí)測量等前沿研究,在時(shí)間科普領(lǐng)域頗有建樹。任燁,中國科學(xué)院國家授時(shí)中心(西安天文臺(tái))研究員,博士,主要從事時(shí)間科學(xué)、授時(shí)測量等研究,在國內(nèi)外權(quán)威期刊發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文。
Ⅰ 時(shí)間難題 / 001
1 神秘的時(shí)間 / 003
2 物體的振動(dòng) / 012
Ⅱ 手工時(shí)鐘和手表 / 027
3 早期的鐘表 / 029
4 鐘表的品質(zhì)因子 / 035
5 制造更好的鐘表 / 043
6 原子簡史 / 055
7 冷卻原子鐘 / 063
8 每個(gè)人的時(shí)間 / 073
Ⅲ 尋找并保存時(shí)間 / 081
9 時(shí)間尺度 / 083
10 鐘表背后的鐘表 / 097
11 時(shí)間的傳遞 / 108
Ⅳ 時(shí)間的應(yīng)用 / 117
12 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間 / 119
13 偉大的組織者 / 126
14 嘀嗒聲和比特?cái)?shù) / 138
Ⅴ 時(shí)間、科學(xué)和技術(shù) / 149
15 時(shí)間和數(shù)學(xué) / 151
16 時(shí)間和物理 / 162
17 時(shí)間和天文 / 176
18 時(shí)間的終結(jié) / 187
19 時(shí)間的方向,自由到哪種程度 / 196
20 時(shí)間和伺服系統(tǒng) / 210
21 時(shí)間信息 / 219
22 米和秒的關(guān)系 / 227
23 未來的時(shí)間 / 238
譯后記 / 251