时间膨胀在GPS中的应用
在现代科技的发展中,全球定位系统(GPS)已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。它不仅广泛应用于导航、定位、军事等领域,还在许多高精度的科学实验中发挥着至关重要的作用。然而,GPS系统的高精度实现并不仅仅依赖于地面技术的进步,还需要借助一些物理学的基础原理。
在现代科技的发展中,全球定位系统(GPS)已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。它不仅广泛应用于导航、定位、军事等领域,还在许多高精度的科学实验中发挥着至关重要的作用。然而,GPS系统的高精度实现并不仅仅依赖于地面技术的进步,还需要借助一些物理学的基础原理。
在古老的华夏文化中,“天上一日,地上一年”这样神奇的说法流传已久,在《西游记》里,孙悟空在天庭办事,回到花果山时,众猴竟称已过了许久时日;《神仙传》里也有着类似的故事,仙人在天上逍遥,人间却已沧海桑田。在过去,这仅仅被当作古人丰富想象力的体现,大家都觉得这是不
春季的乍暖还寒刚过,碧蓝万顷,携家人走进70年代国家授时中心的旧址时,当下产生了一种跨越时空的震撼感。在渭北高原的褶皱里,金帜山沉默地注视着时光的流转。这里坐落着中国首个以时间为主题的博物馆——蒲城时间博物馆,其前身是代号“326”的国家授时中心短波授时台。
2025 年第一季度,中国航天科技集团宣布自主研发的 "墨子号 Ⅱ" 量子导航卫星成功进入预定轨道。这颗卫星搭载的量子纠缠态定位技术,将导航精度提升至厘米级,较传统系统整整提高 10 倍(中国航天科技集团,2025)。
这一速度究竟有多快呢?打个比方,光在一秒钟内所走过的距离,大约可以绕地球赤道 7.5 圈。这个速度不仅仅是一个数字,它在宇宙中具有特殊地位,是宇宙速度的极限。
针对北斗现有星座南北极服务性能弱,低轨卫星使用星载北斗终端自主测定轨存在的不连续等问题,提出了下一代北斗星座构型优化方案;针对北斗深空服务能力不足,多类型导航星座未能形成综合服务能力,提出了深、高、中、低轨导航星座弹性组合定位导航定时(PNT)服务构想;针对现
现在,来自美国普渡大学和瑞典查尔姆斯理工大学的科学家利用片上微梳(microcombs)开发了一项突破性技术。这项创新可以大大缩小光学原子钟系统,使其更加实用和易于访问。结果如何?导航、自动驾驶汽车和地理空间监控领域取得了重大进展。
GPS的正常工作不仅依赖于卫星信号的强弱,还与原子钟密切相关。原子钟是一种利用原子共振频率进行精确计时的装置,最早由物理学家伊西多·艾萨克·拉比及其学生发现。它是目前已知的最精确的时间和频率标准,广泛应用于国际时间转换、电视广播和全球定位GPS系统的信号控制。
图2 水运仪象台斗转星移,随着近代工业革命的发生,极大的推动了科技和生产力的发展,随之而来的是对于时间精确度要求的不断提高,特别是在第二次工业革命以后,量子力学、天体力学等学科的快速发展,推动了精密测量仪器—原子钟的诞生。
北斗卫星导航系统的进展备受瞩目,无论是现有的成就还是未来的规划,每一步都充满了期待。系统不断向前发展,将在更多方面对我们日常生活的多个方面产生深远影响。
这还是得回到时间的问题上,不过这次不涉及高深的物理学研究,就是简单的地球自转问题。因为科学家发现地球自转似乎变得越来越快了,从上世纪70年代开始,他们就已经有这种预感了。而来到现在,这种感觉似乎更加强烈。
1月6日,2025年湖北省科技创新大会上,湖北“61020”全链条攻关成果发布。会上宣布,2024年,湖北全力推进科技创新和产业创新深度融合,涌现出一系列代表国家水平、体现湖北优势、引领未来发展的重大创新成果,科技创新实现聚势突破。
1月6日,2025年湖北省科技创新大会上,湖北“61020”全链条攻关成果发布。会上宣布,2024年,湖北全力推进科技创新和产业创新深度融合,涌现出一系列代表国家水平、体现湖北优势、引领未来发展的重大创新成果,科技创新实现聚势突破。
1月6日,2025年湖北省科技创新大会上,湖北“61020”全链条攻关成果发布。会上宣布,2024年,湖北全力推进科技创新和产业创新深度融合,涌现出一系列代表国家水平、体现湖北优势、引领未来发展的重大创新成果,科技创新实现聚势突破。
人类一直在通过测量认识世界、探索世界、改造世界,并推进测量的极限。时间测量就是一个典型的例子,现在最精确的原子钟每400亿年才有1秒的偏差,而宇宙的寿命也才138亿年。
当地时间 1 月 2 日,英国国防部表示英国国防科学技术实验室(Dstl,Defence Science and Technology Laboratory)正在开发该国首个量子钟(即用量子技术实现的原子钟,包括微波原子钟、光学原子钟和分子钟),以增强军事情报
时间,熟悉又抽象,看不见摸不着,又无处不在。从“立表见影,视影知时”的日晷到“弦轮密运,机巧精妙”的机械钟,再到“量子振荡,稳定精准”的原子钟,乃至被称为“宇宙灯塔,太空时钟”的脉冲星计时系统……纵观人类发展史,计时工具不断更替,计时技术持续演进。
据eenewseurope网站1月3日报道,英国政府支持的实验室正在试验一种采用量子技术打造的原子钟,该技术由英国初创公司Aquark Technologies与Infleqtion of US联合开发。
接下来要讨论的内容或观点可能会朝这个方向发展。虽然我们已经理解的量子力学的基本原理(叠加原理、量子纠缠、量子态的测量、不确定性原理、量子隧穿效应等)足以开始构建量子计算机,但随着我们推进理解的边界,可能会发现新的原则或限制,使量子计算变得不可能或不切实际。但这
2016年,“天宫二号”空间实验室飞上太空,带上了名叫“超高精度空间冷原子钟”。