我怎么始终搞不明白一秒该如何定义?

Question

一秒如何定义?我搞不明白。别说那个铯原子钟，我早就看过了，还是不明白一秒如何定义。

Answer 1

要定义时间就必须有一个固定不变的循环做标准。例如年就是地球绕太阳循环往复地转动做标准，日是地球自己循环往复的转动做标准，最后才定义分，秒。

但是地球本身的循环往复一次的时间并不固定，那么定义秒就不准确了。为了更准确地定义时间，就必须找一个循环固定的事物做标准，铯原子就是这样的事物。铯原子本身是震动的，震动就是一种循环往复的运动，而且铯原子震动一次的时间非常固定，所以只要规定铯原子震动多少次为一秒，那么这个秒的定义就很准确了。追问

你给我证明一下地球自转＂不太固定＂及铯跃迁＂非常固定＂

追答

举个例子，用公转定出一秒后，再用铜壶滴水来重复这一秒。有时会发现铜壶滴水算出来的一年时间和没有和地球公转一致了。就是说，每年都要调整铜壶，即使人类已经把铜壶做得很精密。那么就意识地球公转不是固定的。人类要自己找一个固定的循环。

至于为什么铯原子跃迁更固定，是相互比较得到的。人类不是一下子找到铯原子跃迁的，而是试了很多方法，不断比较，才找到铯原子跃迁这种目前最稳定的震动。

追问

万一是铜壶不固定，而地球固定呢?你凭什么说地球不固定?
万一铯有时候非常固定，有时候又比地球更不固定呢?你怎么排除这种情况?
我要的是精确定义，不是大概好像这种定义。

追答

把一个桶盛多少水是固定的，一个桶的孔有多大是固定的，我想不出什么原因会使这个桶漏水的速度会不一样。当然会有测量误差，但是在多次试验，人类工艺的提高，会把这个误差捡到很小，比公转产生的年时间差还小，那就有可信度了。

Answer 2

最早是按一天的1/86400来定义的，说白了就是定义地球自转一周为一天，然后一路分下来一天平均分成24个小时，再每个小时分成60分钟再分成3600秒，一秒的长短也就出来了。后来改用原子钟是为了精确，毕竟地球的自转速度是在变化的，就好像以前规定4℃下一升纯净水为1KG，后来为了精确就弄了个国际千克原器。

Answer 3

关于时间你出现的思想矛盾我是理解的。相比你肯定了解相对论了。既然时间是相对的，当两个观察着有相对运动的时候，一般工具中就无法做到时间上的统一。那么要找一个对所有观察者都公平的定义才行。万事万物中，对所有观察者而言，矢量中唯一数值公平不变的量只有光速。所以光速是唯一可以拿来限定时间长短的工具。定义某种特定光震动多少次为一秒，就成了普适的精准的方法。现在用的是铯133基态两个超精级能级间跃迁发光波长的多少个周期所用的时常为一秒。有问题请追问。追问

把你最后一句话说得清楚细致

追答

为什么用原子间超精度能级跃迁定义光的波长。是因为量子效应。我给你引个头。量子效应是说：能量是不连续的，能量是有最小单位的。铯原子超精级能级，之间的能量差是固定不变的，在之间，虽然有无数个数学上的数字，但是绝不可能有物理上的能量输出。能量辐射严格的按照高级能级减去低级能级的能量差来输出。所以，那个光的波长是及其理想的固定数值。而光的速度是亘古不变的。所以用这两个及其可靠的量定义时间。

追问

你的想法我也想到了，但是还是有好多疑问，上升到哲学层次了。

追答

问吧。我们共同交流进步这本来就是哲学问题。探索世界万事万物的真理，本来就可以是哲学问题。