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乐鱼杰青→首席科学家→全国科创名匠—新闻—科学网

发布日期:2024-06-29 16:46:03 访问量:53 来源:乐鱼智能

骊山脚下守时忙,华清池旁传佳讯。不久前,中国科学院年夜学(如下简称“国科年夜”)记者团前去陕西省西安市临潼区,探寻了“北京时间”孕育发生之处——中国科学院国度授时中央(如下简称“国度授时中央”),采访了33位“时间守护者”。

国度授时中央前身是中国科学院陕西天文台。1966年,于年夜范围经济设置装备摆设以及国防战备的需求下,经国度科委核准,由中国科学院抓总,于陕西省渭南市蒲城县筹建陕西天文台,代号326项目,厥后成为我国独一专门、周全从事时间频次根蒂根基研究以及技能研发的科研机构。

也是于那一年,张首刚出生在陕西咸阳。

2005年,张首刚单身来到国度授时中央,从零最先创立量子频标研究室。如今,他是国科年夜玻士生导师,中国科学院西循分院院长,国度授时中央主任、首席科学家,时间频次范畴海内首位杰青。2024年第8个“天下科技事情者日”之际,中国教科文卫体工会发布20名首届“天下科创名匠”选树宣传名单,张首刚赫然于列。

“国度好处于甚么处所拓展,咱们的授时旌旗灯号就办事到甚么处所,为差别空间、差别状况的用户提供保险、靠得住、高机能的国度尺度时间。”张首刚说。

张首刚的办公室,要末很热闹,要末很平静。

热闹时,他于办公室里开线上集会,门口找他具名、报告请示事情、教导学术论文的人排起长队;平静时,每每已经到亥时——各人竣事一天的劳作预备苏息的时候。而此时,张首刚又最先了新一轮事情:答复白日没来患上及处置惩罚的邮件、阅批公函、研究试验数据……

各人恶作剧说,于科研楼里,保安走患上最晚,张首刚次之。

不外也有破例。张首刚有时持续去多个处所出差,从西安到北京,从北京到合肥,从合肥到海南,从海南到郑州,再从郑州返回西安,完成这趟闭环耗时两三天。

若是查阅他的机票,便会发明他常常乘坐最早或者最晚的航班。午餐也经常于路上解决,一个面包、一盒牛奶,串起了于陕西省当局以及中国科学院西循分院的两场集会。

图片张首刚

于采访前一天晚上,张首适才下飞机。于他回到国度授时中央时,路灯暖黄的光映到单元正门阁下的钟盘上。时针稍过“10”,秒针半晌不断地一圈圈匀速动弹。一样半晌不断的,另有科研楼一层不停闪耀的数字时钟。眼睛一眨,数字增长了几个,几秒便悄然溜走,让人不禁感叹时间流在有形。

张首刚快步走上二楼,打开了办公室的灯。

他又最先“上班”了。

时间的孕育发生

“嘀,嘀,嘀,北京时间7点整。”整点报时的声音回荡于国度授时中央整个园区。

这时候,张首刚从5个多小时的睡眠中醒来。犹如已经颠末去的19年同样,步行约5分钟后坐到办公室的椅子上。没过量久,他的办公室又热闹起来。

办公室里的他们脚步慌忙,神气专一。他们会商的问题指向一个要害词:时间。

图片事情中的张首刚

北京时间,是我国的国度尺度时间。虽然名为“北京时间”,但现实上国度尺度时间产自西安。于陕西省西安市临潼区学堂东路3号,国度授时中央临潼本部,时间频次旌旗灯号24个小时不间断地孕育发生,经由蒲城授时部等经由过程差别技能手腕发往天下各地。

那末,时间是怎样孕育发生的?张首刚团队的事情回覆了这个问题。

早于三千多年前,先人就已经经用“干支”的要领纪日了。用干支编年约莫始在东汉早期,今后从未间断。时至2024年,咱们也会称其为“甲辰”龙年。如许的天文历法,是基在天体动弹,“日”为地球自转运动的日夜周期,“月”为月球绕地球公转的朔望周期,而“年”为地球绕日公转的四序周期。

世界时(Universal Time, UT)即是以地球自转为根蒂根基,以太阳作为参照点来确按时间标准。然而,地球自转速度受玉轮等其他天体摄动等诸多要素的影响,不匀称,于是以世界时确定的秒长于不停变迁。

因为世界时的不不变性,全球的尺度时间都包孕两种时间计量体系,一个是基在天文丈量的世界时,用以提供与地球自转相婚配的时刻;另外一个是基在原子钟丈量的原子时,原子内部量子跃迁的频次有极高的不变性,于是用在确定不变的时间距离。

图片张首刚于时间科学馆前

为统筹对于世界不时刻以及原子时秒长的运用需要,1972年,“协调世界时”被提出并作为国际尺度时间,接纳原子时的秒长,经由过程闰秒补齐“协调世界时”与“世界时”的时刻差,于时刻上只管即便迫近世界时的时间标准。

然而,于确定、连结了时间标准后,还需要经由过程必然体式格局把这类标准的时间信息传送出去,供人们使用,即“授时”,也称“时间办事”。于时间发布以后,还需周密监测以及节制。旌旗灯号流传路径物理情况的细微变迁城市对于时间精度孕育发生影响。

这一系列的事情,被总结为一条完备的时间频次学科链:时间的孕育发生、守时、授时、历时。于此根蒂根基上,张首刚的事情是成长国度时间频次系统,这一系统需要于任什么时候间,为任何空间、任何状况的用户提供自立可控的、保险靠得住的、高机能的国度尺度时间。这不只要求着丈量世界时的新手腕、研制新型原子钟;还需不停晋升成长新的授时技能以及授时体系。

与时间���的不解之缘

张首刚说,本身是被推着走上时间研究之路的。

高考自愿,是张首刚的班主任帮他填的,班主任教的是物理,以是就填报了“物理学”专业;本科卒业时,恰逢陕西天文台的原子钟专家于黉舍应试从事原子钟研究的学生,物理教员保举了他;硕士卒业事情后,“中国光学之父”王年夜珩为张首刚写保举信去北京年夜学读玻,成果他没考好;于诺贝尔物理学奖颁布给从事激光冷却气体原子研究的朱棣文、威廉 菲利普斯(William Phillips)以及科昂 塔努吉(Cohen Tanhoudji)后,张首刚地点的课题组实时变动课题使命书,改成研制喷泉钟,张首刚便被派往法国粹习喷泉钟技能。

1993年,张首刚被登科至陕西天文台,国度授时中央的前身。那年陕西天文台一共招了3个硕士生。由于陕西天文台讲授前提有余,学生于北京年夜学上课。闲暇的时辰,张首刚就于原北京年夜学常务副校长王义遒的试验室里,于杨东海传授引导放学习原子钟研制技能。

他第一次见到原子钟时,感应十分不测。挂钟也好、摆钟也罢,都有钟表的外形,而立于他眼前的氢钟,分明是个“试验装配”,怎么看都不像个“钟”。

只是,他隐隐感应研制原子钟这项事情的主要性。

1969年,周恩来总理提出丢失“洋拐棍”、成立中国“原子时”的决议计划。

1970年,《关在我院陕西天文台(326项目)时间频次试播的叨教陈诉》被递交至国务院营业组,陈诉中写道:我院于陕西蒲城地域成立了一个新的尺度时间、纬度备战台(对于外名称定为“陕西天文台”),其重要使命是:日常平凡与上海天文台彼此共同,提高时间频次发播的精度,满意我国西部地域的使用要求,战时于紧迫环境下,取代上海天文台的时间频次发播事情。

周恩来总理亲自指挥短波授时台试播,“从1971年1月1日起正式公然启用”。张首刚回忆,他的研究生导师举家迁到陕西天文台。“举家迁过来,而且都给摆设事情,可见原子钟研制的主要性。”张首刚说,“主要性是一方面,另外一方面是有无研究的乐趣。这此中原子要颠末份子离解、原子选态、量子,说真话,我一点也听不懂。”

从彻底听不懂,到于巴黎天文台用法语完成玻士卒业答辩,张首刚说,他比正常人能多吃点苦。

图片张首刚于第九届冷原子物理国际学术钻研会上

生在陕西咸阳的屯子,张首刚从初二最先,年年寒暑假,便于工场打工,安装呆板、拆房修房,于自由市场里一住就是两个星期,卖菜。高中的一个暑假,他给50余名农夫工做饭。“此刻我也偶然做饭,我闺女的口胃跟我同样,此刻也要吃我拌的面。”张首刚难掩自得。

张首刚从小就对于下手实践颇有乐趣。他猎奇锁怎么能打开,就砸开看;他感觉德律风传声成心思,就拆开德律风机,把线圈以及磁铁取下来,加个天线测验考试做收音机。中学的物理教员常常让张首刚起立回覆问题,张首刚转学后,物理教员还不自发地让张首刚回覆问题,才后知后觉张首刚已经经不于班里了。有一次,教员于黑板上出了两个难题。许多同窗一个题也做不出来,教员认为张首刚能把两道题都做出来。但是看到答卷后,教员诧异他怎么只做出了一道。张首刚诚实地说:“实在那天我没戴眼镜,看不清黑板上的题,我问阁下的同窗第一题的标题问题,又欠好意义总问人家,就把第二题空着了。”

于法国读玻时期,张首刚的重要事情是革新世界上第一台铯原子喷泉钟,法国的时间频次基准钟——该钟的机能居世界领先职位地方。完成卒业答辩后,张首刚预备回国。他于法国的导师不解张首刚的选择:既然已经经做了世界上最佳的喷泉钟,为何要回国做反复事情?张首刚回覆道:“由于我的故国需要!”

何处需要你

故国需要张首刚,国度授时中央需要张首刚。

2005年3月,张首刚脱离北京,脱离老婆以及女儿,第一次来到国度授时中央总部临潼。

从零最先创立量子频标研究室,缺人材、缺经费,是张首刚起首面对的问题。那时,全陕西尚未学冷原子理论以及技能的人。年夜门口的门路泥泞不胜,试验室里空无一物,以至电钻都是“继续”退休老同道的。张首刚领导团队处处申请课题经费,一年举行了16场答辩。三五年已往,到了张首刚原先预期回京的时间,可他却离不开这里了:“不是说你想走就走了,搭一个摊不易,你的试验室、带的步队都于这儿。”

一晃就是19年——张首刚以及老婆两地分居的年纪。张首刚感激本身的家庭:父辈白叟身体康健,孩子的进修也没让他费心,老婆给了他充足的时间以及空间投身科研。

国度授时中央不止需要张首刚。于国度授时中央官网首页上,有一栏是“主任致辞”。于那里,张首刚写道:

最近几年来,国度授时中央实行“凝炼科技方针,提高立异威力,不变以及用好现有人材,造就以及吸引青年优异人材,以工程动员人材造就”的战略。张首刚也于尽本身所能吸引、培育国度授时中央需要的人。

图片张首刚(左)以及学生张辉(右)

张辉是张首刚的玻士生,2023年方才卒业。谈起导师,张辉很感谢张首刚对于他糊口上的体贴。“张教员知道我是从屯子出来的学生,他总会于交流完学术以后说,假如家里有甚么坚苦,必然要告诉他,请勿欠好意义。”洪辉玻也是张首刚领导的量子频标研究室的学生之一。一次,他以及张首刚于科研主楼迎面碰到:“我不知道张教员从哪里知道的我的胃不太好,他问我需不需要帮忙,不管是物资上的帮忙照旧寻觅大夫的协助。”

于引进人材时,考量对于人材此后成长的帮忙,是张首刚心田常惦念的事。他但愿给想干一些事的年青人做年夜事的平台,为他们的此后成长铺路。

摆于张首刚眼前的问题,另有研究标的目的与内容。于时间频次范畴,已经经有了北京年夜学、清华年夜学的科研团队,另有中国科学院上海天文台、中国科学院上海光学周详机械研究所、中国科学院周详丈量科学与技能立异研究院、中国计量科学研究院等优异团队,那末国度授时中央需要研究甚么,国度授时中央可以或许阐扬的怪异作用又于哪儿?

“对于在原子钟的研究,我必需另辟蹊径。把你逼患上去立异,你要做患上跟他人纷歧样,你要做患上比他人更好。”张首刚说。

钦若昊天 敬授人时

2010年,张首刚率先提出设置装备摆设高精度地基授时体系,构建六合一体弹性国度授时系统架构。“国度授时中央授时举措措施于天下是分离的,咱们也有必然的抗冲击威力。为何说是‘弹性’?”张首刚说,“就是你把我冲击了后,我有强的‘肌肉’,能自我恢复,局部被打残了不会影响总体运转。”

图片张首刚(中)以及学生们

假如细心不雅察,便会发明国度授时中央园区内客座公寓前的绿化带、科研楼电梯旁的楼层唆使牌,随处可见“钦若昊天,敬授人时”这8个字。

《尚书 尧典》有言,“乃命羲以及,钦若昊天,历象日月星斗,敬授人时。”昔人严谨地遵照天数,推算日月星斗运转的纪律,制订出历法,把天时节令告诉人们,引导农耕之需。

如今,时间的观点由最初的“日、月、年”,慢慢细分到“日”之下的“时、刻、分、秒”,跟着现代社会的成长,于“秒”之下更是细分出了“毫秒、微秒、纳秒、皮秒、阿秒、仄秒”等周详时间。授时技能,也由最初的鸡人报时、击柝报时以及钟鼓报时等,成长为无线电授时、互联网授时、公用光纤授时以及卫星授时等。

“钦若昊天,敬授人时”的内在,于与时俱进,也正为“时间守护者”们不停提出新的要求。

仅仅是孕育发生时间、测准时间还不敷,还要有备无患,构建全方位、多手腕、多条理的弹性授时系统,支撑国度成长。

国度于甚么空间需要时间旌旗灯号,他们就要把时间旌旗灯号延长到哪里去。国度好处于甚么处所拓展,他们就要于甚么处所发播国度的授时旌旗灯号。

“关在世界时丈量,上世纪六七十年月咱们国度做了很优异的事情,厥后由于国际上成长了新技能,咱们轻信了国际联测,抛却了新技能的成长。”张首刚回忆,“于频频主要的航天使命以及军事勾当中,咱们没法下载数据,以是必需自立去丈量。”

图片张首刚到场《开讲啦》

于“时间守护者”们的配合起劲下,徐徐地,时间被中国人把握于本身手里。经由过程系列新型原子钟、世界时丈量体系和新的授时体系的研制运用,中国的时间频次体系慢慢实现了自立可控,且机能进步前辈。2023年,北京时间正确度位居国际第二,中持久不变度位居国际第二,对于国际尺度时间孕育发生的孝敬权重位居国际第三。北京时间影响着全球的时间。

国度授时中央孕育发生并授时发播的时间频次旌旗灯号,恍如国度的心脏时刻跳动,被运用最多个范畴:电力、通讯、金融、交通、测绘、公安、卫星导航、深空探测、防震减灾、播送电视、科学研究……时时刻刻都于支撑着社会经济运转、国防设置装备摆设以及国度保险。

张首刚常说,时间研究是值患上一辈子做的事情。今朝,人类对于时间的熟悉,从宇宙的春秋1018秒,到Z0粒子的寿命10-25秒,超过了44级“台阶”。而对于国度授时中央的“时间守护者”们来讲,这条时间的长梯没有终点,对于周详时间的摸索永无止境。

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