時(shí)間的產(chǎn)生、保持,以及把時(shí)間信息通過一定的方式傳送出去,叫作“授時(shí)”。自20世紀(jì)60年代以來,我國一代代授時(shí)人扎根大西北,甘坐冷板凳,篳路藍(lán)縷、創(chuàng)新自強(qiáng),鑄就了精準(zhǔn)的“中國時(shí)間”?!}記
在舉世聞名的秦始皇兵馬俑所在地——西安市臨潼區(qū),自西向東從西安主城區(qū)駛來的地鐵在抵達(dá)華清池站后,以一個(gè)近乎直角的角度折向北行。
一部分原因,是要避開東側(cè)約兩公里外的中國科學(xué)院國家授時(shí)中心,以免有可能影響從這里產(chǎn)生并保持的中國的國家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間——北京時(shí)間。
中科院國家授時(shí)中心在其前身陜西天文臺(tái)的建成之初,主要是為滿足國防與經(jīng)濟(jì)建設(shè)的急需而設(shè)立的。如今,中科院國家授時(shí)中心主任、首席科學(xué)家張首剛和他的“時(shí)間團(tuán)隊(duì)”實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)突破,把我國標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間與國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的偏差從100納秒減小到5納秒內(nèi),使其整體性能位居世界前列,將國家利益鐫刻進(jìn)“星辰大?!?。
爭氣 立志要造“中國大鐘”
張首剛的辦公桌臺(tái)面夾層下鋪著一件白色T恤衫,印著一個(gè)桶狀精密裝置的圖案。
“T恤是我在法國巴黎天文臺(tái)畢業(yè)時(shí)同事們?yōu)槲叶ㄗ龅?。畫面上的裝置,就是我參與改造的世界上第一臺(tái)銫原子噴泉鐘?!彼f。
2月8日,中國科學(xué)院國家授時(shí)中心首席科學(xué)家張首剛在空間光鐘實(shí)驗(yàn)室工作。新華社記者 張博文 攝
在國際單位制的七個(gè)基本物理量中,時(shí)間是測(cè)量精度最高、應(yīng)用最廣的一個(gè)。1967年,為提高時(shí)間測(cè)量精度,第十三屆國際計(jì)量大會(huì)修改了時(shí)間單位“秒”的定義,以反映地球自轉(zhuǎn)狀態(tài)的天文時(shí)“秒”變更為以原子內(nèi)部電磁振蕩周期計(jì)時(shí)的原子時(shí)“秒”。自此,一些物理學(xué)家為能否研制出關(guān)乎時(shí)間產(chǎn)生與保持的原子鐘,即原子頻率標(biāo)準(zhǔn)(頻標(biāo))而努力,這不僅是一國時(shí)間頻率科學(xué)先進(jìn)與否的戰(zhàn)略資源,更是國家主權(quán)的彰顯。
曾任北京大學(xué)常務(wù)副校長的物理學(xué)家王義遒說過:“在精確打擊時(shí)代,原子鐘的作用不亞于原子彈?!?
“1998年,一名西方國家的知名物理學(xué)家在中國參觀后,說中國原子鐘實(shí)驗(yàn)研究靠‘碰運(yùn)氣’。我在與實(shí)驗(yàn)室其他科研人員閑談中得知了這句話,被深深刺激,立志要做出一臺(tái)長中國人志氣的原子鐘?!睆埵讋傉f。
2005年,張首剛海外學(xué)成回國后離開北京,來到位于西安市臨潼區(qū)的國家授時(shí)中心,主持原子鐘研發(fā)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間研究。
2月8日,中國科學(xué)院國家授時(shí)中心首席科學(xué)家張首剛(中)在空間窄線寬激光實(shí)驗(yàn)室與科研團(tuán)隊(duì)成員交流。新華社記者 張博文 攝
“當(dāng)時(shí)國家授時(shí)中心用于守時(shí)的小銫鐘完全依賴進(jìn)口,更沒有基準(zhǔn)型銫原子噴泉鐘,就連相關(guān)研制設(shè)備和研究人員也都沒有?!睋?jù)張首剛的大學(xué)校友且?guī)缀跬跉w國的國家授時(shí)中心研究員郭文閣回憶,就是在這樣的條件下,張首剛從一個(gè)人起步、從單位一間地下室起步、從一把螺絲刀起步,搭建平臺(tái)、招募人才。
現(xiàn)如今,他建立起的國家授時(shí)中心量子頻標(biāo)研究室已擁有近百名中青年科研人員,并發(fā)展成為中科院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;不僅自主研制出了國際先進(jìn)的基準(zhǔn)型銫原子噴泉鐘,還在2018年實(shí)現(xiàn)守時(shí)型光抽運(yùn)小銫鐘的產(chǎn)品化。
應(yīng)用廣泛的便攜化小銫鐘產(chǎn)品,此前50多年都被美國獨(dú)家壟斷。2017年,小銫鐘產(chǎn)品陸續(xù)對(duì)華禁售。
2月8日,中國科學(xué)院國家授時(shí)中心首席科學(xué)家張首剛(左)在銫原子噴泉鐘實(shí)驗(yàn)室工作。新華社記者 張博文 攝
如今這款國產(chǎn)小銫鐘不僅已應(yīng)用在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、長河二號(hào)導(dǎo)航系統(tǒng)、5G通信系統(tǒng)以及北極科考等任務(wù),也裝備在國家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生與保持系統(tǒng)。2021年11月,三臺(tái)國產(chǎn)小銫鐘在國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間計(jì)算中取得貢獻(xiàn)權(quán)重,并被國際權(quán)度局推薦給各國用于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的產(chǎn)生。