為了精確計算時間，人類幾千年來不斷改進(jìn)計時工具，從最早的日晷，一路進(jìn)化到機械鐘和石英鐘，目前被認(rèn)為計時最精確的是原子鐘。

    不過波蘭科學(xué)家找到更精準(zhǔn)的計時工具，就是宇宙中的星星，到底星星如何計時，帶您去一探究竟。宇宙中的星星，不但可以計時，而且可能是人類目前已知的最準(zhǔn)確計時工具之一。波蘭科學(xué)家架設(shè)的這個脈沖星鐘，就是利用脈沖星發(fā)出的規(guī)律脈沖來計時，科學(xué)家架設(shè)天文天線，接收脈沖星的脈沖后，轉(zhuǎn)化為時間。這個脈沖星鐘位于波蘭格旦斯克圣凱瑟琳教堂內(nèi)，巧合的是，距離發(fā)現(xiàn)鐘擺定律的17世紀(jì)天文學(xué)家赫維留斯的墓地不遠(yuǎn)。 

    為什么脈沖星是世界上最準(zhǔn)的鐘

    時間的概念起源于人類對客觀自然現(xiàn)象的長期認(rèn)知和總結(jié)，并在生產(chǎn)斗爭中產(chǎn)生和不斷改進(jìn)、完善和發(fā)展。歷史上，秒的定義源于天文，天文時與地球自轉(zhuǎn)運動周期的時標(biāo)(世界時UT)及繞太陽公轉(zhuǎn)運行的規(guī)律(歷書時ET)密切相關(guān)。

    在原子時秒出現(xiàn)以前，總是先定義時標(biāo)再定義秒；而原子時秒定義本身是與天文歷書時標(biāo)(ET)有關(guān)，但它先定義原子時秒再定義原子時，以便與世界時相協(xié)調(diào)。世界時UT和歷書時ET系統(tǒng)均是以宏觀天體的運動規(guī)律為基礎(chǔ)建立起的天文時間系統(tǒng)。原子時則是以微觀原子能級躍遷規(guī)律產(chǎn)生的頻率，并在對其實施精細(xì)控制的原理基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。拉比(I.Rabi)因此獲得1944年度諾貝爾物理學(xué)獎。

1955年，英國制成第一臺銫束原子頻率標(biāo)準(zhǔn)鐘。

    美國人馬克維奇等在1955年～1958年利用歷書時秒測定銫束振蕩器的頻率值，得到在一個歷書時秒長的時間內(nèi)，銫束振蕩器的頻率值為9192631770±20赫茲。

    在1967年10月的第十三屆國際計量大會上通過了原子時秒的定義：“秒就是銫-133原子基態(tài)的兩個超精細(xì)能級之間躍遷所對應(yīng)輻射的9192631770個周期所持續(xù)的時間。”從而結(jié)束了天文時秒的時代。

    現(xiàn)代原子鐘的主要特征是高準(zhǔn)確性、高穩(wěn)定性、高可靠性、高連續(xù)性。時頻科學(xué)家認(rèn)為 ：“頻率和時間的顯著特征是其基本定義的高度準(zhǔn)確和測量的高度精密。對用戶的鐘所要求的最重要指標(biāo)便是它們的頻率穩(wěn)定度?！睂φ甄姷闹饕卣骱涂疾焐鲜龅囊恍┖撩朊}沖星頻率源的重要特征，可以發(fā)現(xiàn)它們基本符合現(xiàn)代鐘的要求，尤其在長期穩(wěn)定度方面，具有明顯的優(yōu)勢，一些毫秒脈沖星的長期穩(wěn)定度已優(yōu)于原子時的10-14，甚至優(yōu)于10-15，為其重要應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

    另一方面，由于脈沖星鐘的短期穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度不如原子時，所以目前認(rèn)為很難用它獨立地定義一個新的脈沖星天文時秒以代替原子時秒。在MSPT測量系統(tǒng)中，正是利用原子鐘的短期穩(wěn)定度好、準(zhǔn)確度高的優(yōu)勢來作為頻率時間參考和守時鐘。如果相對定義脈沖星時秒，也必須依賴原子時秒定義的間隔為參考，盡量使脈沖星秒長逼近銫原子時秒。由于MSPT的長期穩(wěn)定度頗具優(yōu)勢，所以，可用它補償原子時在長期穩(wěn)定度方面的缺陷，校正、改進(jìn)原子時長期穩(wěn)定度，使兩種時間系統(tǒng)相互取長補短，既保障MSPT的高精度，又使原子時的長期穩(wěn)定度得到改善。

    在用脈沖星時來檢驗原子時的長期穩(wěn)定度以前，原子時的評估只是在原子鐘之間相互比較、鑒定或自我評估。脈沖星鐘研究將有以下的重要意義：

    1) 脈沖星鐘系統(tǒng)的創(chuàng)建和實現(xiàn)。關(guān)鍵技術(shù)是建造一架能進(jìn)行極弱信號檢測和TOA高精度測量的百米級口徑天線，這在我國將帶來重大的技術(shù)突破。

    2)時間計量學(xué)前沿上的交叉：脈沖星時的長期穩(wěn)定度將用來檢驗原子時的長期穩(wěn)定度。脈沖星鐘的創(chuàng)建將對啟動它與原子鐘的相互驗證、相互比對、并行發(fā)展及對原子時的長期穩(wěn)定度的改進(jìn)、修正有著重大科學(xué)理論和實踐意義。

    3)對時間計量科學(xué)的理論和發(fā)展是一個跨越，為微觀量子頻標(biāo)和宏觀脈沖星鐘的基礎(chǔ)研究和高技術(shù)創(chuàng)新研究提供機遇和實驗平臺。高水平的學(xué)術(shù)拓展可能會有重大開拓和廣泛的應(yīng)用價值。

    4)可為脈沖星自主導(dǎo)航和脈沖星新的空間坐標(biāo)系提供基礎(chǔ)資料庫(自主知識產(chǎn)權(quán)意義上)。對建立我國的VLBI(甚長基線干涉測量)做出貢獻(xiàn)。如果脈沖星鐘選址在秦嶺腹地，位于我國中部、大地測量原點附近，將會更加有利于以上應(yīng)用。

    5)宇宙學(xué)前沿上的交叉：通過測量脈沖星時的長期(十年以上。引力背景變化的周期為年、十年級)變化，用以探測宇宙早期引力波事件。

    6)脈沖星和射電星的巡天觀測，可以期望發(fā)現(xiàn)更多的脈沖星和穩(wěn)定度很高的MSP新天體，充實“脈沖星鐘”。其它方面如高能天體物理和黑洞在內(nèi)的致密天體的研究。

    在天體測量、天體物理學(xué)和物理學(xué)方面：如通過TOA精細(xì)測量可以發(fā)現(xiàn)地球位置對計算位置的偏差(極移，自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)的短周期、長周期變化等等)?？傊?，高度穩(wěn)定的MSPTOA高精度測量可以作為一種探測工具和手段。因為凡是能夠影響MSPTOA的外部因素，都應(yīng)該可以通過MSPTOA的高精度測量加以深入探索和定性、定量研究。MSPTOA高精度測量的數(shù)據(jù)為高精細(xì)的研究提供了高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，為最好的研究結(jié)果提供前提條件。