據(jù)英國《泰晤士報》報道，科學(xué)家們目前已經(jīng)成功地研制出了新一代的激光時鐘，這種時鐘計時極其精準，在20億年時間里幾乎不會產(chǎn)生1秒的誤差。這種迄今計時最為精準的激光時鐘未來可應(yīng)用于衛(wèi)星導(dǎo)航，其在追蹤地面移動目標時精度可以保持在1米以內(nèi)。

　　科學(xué)家們設(shè)計制造的這種新型時鐘以激光作為測量參考

　　，能夠使得20億年的時間誤差不超過1秒。未來，這種新型時鐘可以廣泛應(yīng)用在地面衛(wèi)星導(dǎo)航上，將使得汽車自動駕駛成為可能。在技術(shù)應(yīng)用成熟后，甚至可以實現(xiàn)無人駕駛的飛機精準著陸。在取得上述成就后，美國、英國、德國、法國和日本等多個國家的科學(xué)家還準備在這一研究領(lǐng)域繼續(xù)展開競賽，以便能夠設(shè)計制造出更加精準的時鐘。他們的目標就是將時鐘的時間精準到自137億年前宇宙大爆炸以來分秒不差。科學(xué)家們相信十年內(nèi)這種時鐘必將實現(xiàn)。由于這種新的時鐘是采用激光來測量和同步原子振動頻率，因此它們通常也被稱為光學(xué)時鐘。通過這種技術(shù)，時鐘將可以把時間分成更小的分量。

　　此前，世界上最為先進的時鐘是由美國國家標準與技術(shù)研究所所研制。它通過測量水銀離子中電子的振動，可以保持17億年的精確運行而分秒無差。以前最為精確的計時設(shè)備是原子鐘，可以實現(xiàn)8000萬年精確度誤差在一秒之內(nèi)。對比之下，一只普通的手表一個月內(nèi)會誤差大約15秒。位于法國巴黎的國際度量衡委員會計劃到2020年實現(xiàn)用光學(xué)時鐘取代原子鐘。該委員會負責(zé)時間與頻率的執(zhí)行秘書伊莉斯-阿里亞斯介紹說，“光學(xué)時鐘代表著時鐘的未來，這是一項非常振奮人心的發(fā)明。到2015年，我們將取得階段性成果。”光學(xué)時鐘最重要的用途將可能是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，用于跟蹤飛機、艦船和汽車等。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收由衛(wèi)星發(fā)出的微波信號，主要是通過測量信號開始抵達的時間進行同步，可以將地面的某一物體鎖定于10米范圍之內(nèi)。

　　科學(xué)家們相信，如果在衛(wèi)星上安裝有光學(xué)時鐘，他們就可以將目標定位于1米范圍之內(nèi)。這種精度可以用于汽車或飛機的自動駕駛。當然，除了這些外，科學(xué)家們對于光學(xué)時鐘的用途還有更高的期望。他們希望光學(xué)時鐘能夠幫助他們檢驗物理學(xué)的基本定律。美國國家標準與技術(shù)研究所物理學(xué)家蒂爾-羅森邦德認為，“光學(xué)時鐘還可以用于檢測宇宙的基本屬性。我們甚至還可以依靠這種精度發(fā)現(xiàn)物理學(xué)領(lǐng)域基本定律的變化。”根據(jù)量子物理學(xué)的基本原理，原子是按照不同電子排列順序的能量差，也就是圍繞在原子核周圍不同電子層的能量差，來吸收或釋放電磁能量的。這里電磁能量是不連續(xù)的。當原子從一個“能量態(tài)”躍遷至低的“能量態(tài)”時，它便會釋放電磁波。同一種原子的共振頻率是一定的—例如銫133的共振頻率為每秒9192631770周。因此銫原子就可以用作一種節(jié)拍器來保持高度精確的時間。

　　普通鐘表在測定時間時必須依靠固定的振動頻率，機械表的擺輪頻率每秒5次或6次，音叉鐘的頻率每秒幾百至幾千次。石英鐘表的振動頻率是由微小的石英片的振動產(chǎn)生的，其固定振動頻率每秒32000次。銫原子鐘振動頻率高達9.19×109次。振動頻率越高，計時就會越精確。1967年，由于原子鐘的研究取得了巨大的進展，人們開始重新給秒確定定義，即按照銫原子的振蕩頻率來制定。今天的原子鐘的精度可以達到每10萬年誤差不超過1秒。2001年，美國國家標準與技術(shù)研究所首次利用激光代替微波研制出第一個光學(xué)時鐘。2004年，英國國家物理實驗所的科學(xué)家對這種光學(xué)時鐘進行了改進。2008年，美國國家標準與技術(shù)研究所再次研制出一種新型光學(xué)時鐘，比當時最先進的原子鐘精準了21倍。