徐宁

石英晶体通电后产生的规律振动可以作为计时的依据。

一秒有多长？

计时工具的精度与科技并肩提升。日晷将一天分割为若干个时或时辰，机械钟进一步将一天分割成1440分或86400秒。作为计时工具，不同厂家制造的钟表必须用同一个计时标准校准，因此，人们想到了地球的自转。然而，地球每自转一圈所需的时间都会比上一圈增加几微秒，也就是说，地球会越转越慢，1秒也会变得越来越长。这样看来，天体运行并不适合作为计时标准。

1927年，石英钟问世了。科学家发现，切割成特殊尺寸的石英晶体在通电后能以固定频率振动，即每秒32 768个周期。因为这个频率值是2的整数次幂（2¹⁵），所以二进制计数芯片可以很容易处理它：计数芯片每数32768次振动，就产生1赫兹电信号，让秒针向前移动一格。

原子秒到来

可即便已经十分精准的石英钟依然存在不足：温度和压力的变化会稍稍改变石英晶体的振动频率，这种误差让石英钟无法满足量子物理实验和电视直播等领域对计时精度的严格要求。因此，发明精度更高的计时工具成了当务之急。

1955年，英国科学家埃森和帕里制造出了第一台铯原子钟。当处于特定频率的微波辐射下时，铯原子的电子会在不同能级之间反复跃迁，并产生振动频率固定的电磁波，其频率不但远超石英晶体的频率，而且同种原子的同一种跃迁释放的电磁波频率是固定的。以这种固定频率电磁波作为谐振子的计时工具将实现前所未有的超高计时精度。……