计时是人们利用周期出现的自然现象或匀速运转的机械装置对地球自转运行一周的时间进行划分的各种方式。

时间计量是研究计量时间的科学。在时间间隔意义上，时间计量已从天文学领域过渡到物理学领域，但是在日期这一意义上，时间计量依旧同天文学有关。时间计量是自然科学的一个分支，具有很长的历史。我们将根据时间计量发展的顺序，逐步引入世界时、历书时和原子时等时间测量概念。在计时仪器方面，从古代的日圭、刻漏，发展到近代的机械摆钟，直到现代的石英钟和原子钟。

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1350年，第一座机械闹钟出目前德国。1583年，伽利略发现单摆的摆动周期与振幅无关，这是时钟历史上的一大进步。1656年，荷兰天文学家、数学家惠更斯提出了单摆原理并制作了第一座自摆钟，从此，时钟误差可以秒来计算。到1762年，最好的机械表已经能够达到每3天才差1秒钟的精度。1945年，美国纽约哥伦比亚大学物理学家拉比提出用原子束磁共振技术来做原子钟的概念。1948年，美国国家标准和技术局NIST用氨分子作为磁振源，制成了世界上第一台原子钟。1952年，NIST制成第一台铯原子钟，将之命名为NBS-1(是以当时的美国国家标准局〈National Bureau of Standards〉命名，简称NBS)，这一命名规则一直延续到1975年的NBS-6。目前存放于NIST的铯原子钟为NIST-F1，精度为3000万年差一秒。

秒定义

人们最早选定的时间标准是以地球对太阳公转与自转为基础的，称为世界时。它规定一个平太阳日的86400分之一为1秒，即天文秒。后来发现，地球自转速率并不均匀，它的准确程度约3年差一秒。经过长期观测修改后产生了运行更均匀的历书时，其准确度是30年差一秒。

1967年第十三届国际计量大会通过新的原子秒的定义：“秒是以铯-l33，原子基态的两个超精细能级间跃迁辐射的9 192 631 770个周期的持续时间。”原子时的时刻起点为l958年1月1日0时。

国际原子时的稳定性是由分布于世界各地、隶属于几十多个国家的数十家实验室的原子钟定期比对来保证的。这些原子钟的比对是通过罗兰-C系统、GPS系统、卫星双向系统进行的。比对的不确定度根据比对方法的不同而不同，但都小于0.1微秒。

世界时

通过天文观测地球自转的周期，可以定出的太阳日被称为视太阳日。将视太阳日均分为86，400等份，每一份便是时间单位“秒”。但从全年来看，这个时间单位的值依旧是变化的。为了得到全年一致的时间单位值，历史上曾经有这样的做法：把全年的视太阳日加起来，再取平均就得到一个平太阳日，然后均分为86，400等份，每一份便是时间单位秒。简单说来就是按年观测取平均，然后得到秒。19世纪末，美国天文学家纽康引进“假太阳”测定平太阳时。天文学界规定：在英国格林尼治测定的地方平太阳时叫做世界时。

世界时（UT）的秒定义为：1秒等于平太阳日的86 400分之一。

时计家族

太阳钟

火　钟

流体钟

机械钟

电　钟

石英钟

电波钟

原子钟

光　钟

脉冲星钟

相对论时间

有人说，时间就是一个千古谜团,生活在这个谜团中的每一个人,既意识到时间的存在；但又没有哪一个人能够看见、抓住它。时间谜团还在物理学中形成了一个极有趣的三角关系：时间需要用空间和运动来测量。

时间、空间和运动的这种相互测量的关系，曾使许多哲学家大伤脑筋。不过，物理学家却习惯于同它打交道。实际上，迄今为止，物理学中的许多最基本的成就，都来自于这方面的努力。牛顿（Newton，1642～1727，英国物理学家、数学家、天文学家）对科学的最大贡献在于他的运动如何随时间而变化的数学定义——“绝对时间”；后来，爱因斯坦（Albert Einstein, 阿尔伯特·爱因斯坦1879—1955德国物理学家）的“相对论时间”又揭示了时间如何随运动而变化的规律，打破了人们对于这个三角关系的常识性见解，从而变革了物理学。

时间膨胀

时间膨胀是相对论效应的一个特别引人注意的例证，它是第一在宇宙射线中观测到的。我们注意到，在相对论中，空间和时间的尺度随着观察者速度的改变而改变。例如，假定我们测量正向着我们运动的一只时钟所表明的时间，我们就会发现它要比另一只同我们相对静止的正常走时的时钟走得慢些。另一方面，假定我们也以这只运动时钟的速度和它一同运动，它的走时又回到十分正常。我们不会见到普通时钟以光速向我们飞来，但是放射性衰变就像时钟，这是由于放射性物质包含着一个完全确定的时间标尺，也就是它的半衰期。当我们对向我们飞来的宇宙射线M作测量时，发现它的半衰期要比在实验室中测出的22微秒长许多。在这个意义上，从我们观察者的观点来看，M内部的时钟的确 是走得慢些。时间进程拉长了，就是说时间膨胀了。

时空弯曲

时间的相对性不只包括运动的时钟会变慢，而且甚至包括时间的最基本概念——它的“过去”、“目前”和“将来”的性质。

在日常生活中，我们除了用日期来表明事件发生的时间以外，还常常使用“过去”、“目前”和“将来”这样一些时态。用时态描述时间，准确地反映了作为物质存在和运动形式的时间的性质。它不是固定的，总是在变化着。将来最终要变成目前，然后成为过去，即：时空弯曲现象。

爱因斯坦相对论证明了“同时性”是相对的，从而也就揭示了“将来”和“过去”的相对性。根据相对论的观点，对于在不同的方向或以不同速度运动的观测者来说，事件的时态没有绝对的过去，也没有绝对的将来。两个在空间上分隔的事件，对于某个观测者来说可能是同时发生的，但对于另一个作不同运动的观测者，却可能有先后之别。譬如，一个观测者可以发现事件A在事件B之前出现；另一个观测者则可能得到相反的结论，第三个观测者甚至会发现A、 B是同时发生的。所有这三个观测者的结论，在他们各自参考系内，可能都是正确的。

因此，在相对论里没有普遍一致的“目前”，实际上，爱因斯坦相对论所揭示出来的时间的特性，恰好说明了这一点。

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