原子钟、原子弹哪个更重要

 1945年原子弹(AtomicBomb)在广岛长崎爆炸之前,一般人很难理解原子弹的威力,原子钟(AtomicClock)也不是大家都能一睹为快的;但是,原子弹和原子钟的概念的确已是家喻户晓。如果我们要比较原子钟和原子弹谁更重要还真不容易,原因很简单:它们自从诞生之日起,就对世界产生了极其深远的影响;而且,随着时间的推移,这种影响不是在减弱,而是在日益加剧。从理性上来讲,原子钟的贡献并不比原子弹小,也并不让人毛骨悚然。我们认为,原子钟给人类的贡献要远远大于原子弹,而且,在社会和科学研究中日益发挥着更为重要的作用.     

《从零学相对论》连载(24)

正[选读8-2]本选读准备就相对论在GPS中的应用问题进行更为深入和定量的讨论,特别强调如何从相对论的角度考虑问题.地球附近的时空弯曲可近似用史瓦西线元描述:ds2=-(1-2M/^r)d^t2+(1-2M/^r)-1d^r2+^r2(dθ2+sin2θdφ2),(8-6-15)其中M代表地球质量.对上式要做4点说明.(1)因为后面要涉及若干个坐标系,为使最有用的坐标系有最简单的坐标记号,即t,r,θ,φ,宁愿     

《从零学相对论》连载(23)

正§8.6相对论在GPS(全球定位系统)中的应用相对论在许多人的心目中有如下特点:①新奇有趣;②难度颇高;③毫不实用.下面谈谈特点③.狭义相对论在日常生活中毫不实用的关键原因是日常接触到的速率都太低.一旦涉足高能物理学领域,由于高能粒子通常都有很高的速率,狭义相对论就大有用武之地,而且变得不可或缺.然而,与物理学的其他分支相比,狭义相对论在国民经济和日常生活中的应用似乎还是非常罕见.至于广义相对论,虽然它在近代天体物理学(特别是黑洞和宇宙论)中必不可少,但过去一直认为它与国计民生以及日常生活毫无关联.有趣的是,有一件与日常生活息息相关     

全球定位系统(GPS)的相对论修正

讨论对全球定位系统(GPS)中卫星钟与地面钟的相对论修正,指出一天下来,卫星钟比地面钟的走时率要快约38μs,在这段时间内,光走过约11km的距离,若不作修正,则结果是没有实用意义的.此外,进一步分析指出,运动效应使卫星钟比地面钟一天走慢约7μs;引力效应使卫星钟比地面钟一天走快约45μs.     

一种新的卫星钟差Kalman滤波噪声协方差估计方法

采用Kalman滤波方法进行钟差参数计算和预报时, 需确定Kalman滤波噪声协方差矩阵. 针对这一问题, 提出了一种新的卫星钟差Kalman滤波噪声协方差估计方法, 通过建立新息的相关函数序列与未知的噪声参数间的线性函数模型, 采用最小二乘法进行噪声参数估计. 采用精密钟差数据进行钟差参数估计和预报分析, 结果表明, 该方法具有较好的收敛性, 并与顾及随机噪声模型的开窗分类因子自适应抗差估计方法进行对比分析, 验证了新方法的正确性和有效性.     

时间频率基准装置的研制现状

时间频率基准装置——铯原子喷泉钟, 在标准时间产生和保持、基础物理研究中发挥了重要的作用. 介绍了铯原子喷泉钟的工作原理, 对影响其性能的各项噪声源和频移项给出了分析, 影响频率稳定度性能的主要因素为Dick 效应相关的原子团装载时间、微波激励源相位噪声和探测激光的频率噪声, 影响频率不确定性能主要频移项为: 黑体辐射频移、冷原子碰撞频移、腔相位分布频移和微波泄露频移; 总结和比较了当前具有先进性能的铯原子喷泉钟采用的技术; 介绍了铯原子喷泉钟的主要应用方向、空间冷原子铯钟的研制情况和光学频率原子钟进展.     

基于优化自注意力神经网络的卫星钟差短期预报

为了提高卫星钟差短期预报精度,有效利用钟差数据之间的依赖关系,实现深层隐含特征提取与并行化计算,提出了一种序列到序列的基于优化自注意力机制的神经网络钟差预报模型（Informer）。首先,对自注意力机制进行概率稀疏性优化,合理分配权重,给出详细的稀疏优化方法,降低模型的训练与预报时长;其次,引入麻雀优化算法进行超参数优化,得到神经网络的最优超参数;然后,给出Informer模型钟差预报的具体步骤;最后,将Informer模型与已有模型进行实验对比。实验结果表明：在计算效率方面,LSTM模型、Transformer模型和Informer模型在输入长度低于336个历元时运行时间大致相同;在预报时间方面,Informer模型优势明显;利用12 h的数据建模,与QP、GM以及LSTM模型相比,Informer模型3 h的预报精度分别提高了66.83%、79.78%、71.11%,6 h的预报精度分别提高了50.50%、70.84%、53.54%,12 h的预报精度分别提高了37.91%、60.12%和15.74%,验证了Informer模型在钟差短期预报中具有较高的准确性和稳定性。     

基于同时的相对性对钟慢尺缩效应的再认识

同时的相对性、钟慢效应和尺缩效应是狭义相对论时空观的主要内容.鉴于同时性是时空测量的基础,本文从同时的相对性出发详述了对钟慢效应和尺缩效应的再认识:钟慢效应是运动时钟走时率变慢和校表问题的综合表现,其实质是同时的相对性在时间量度上的直接反映;尺缩效应的实质是同时的相对性在空间量度上的反映,也是不同观测者对同一客观事实的不同时空描述.     

基于传送带量子纠缠光的卫星钟差测量

卫星钟差确定受限于经典测量的散粒噪声极限,钟差测量精度仅为ns量级.基于军民领域对高精度时间基准的迫切需求,提出了一种基于双路六延迟传送带量子纠缠光的卫星钟差测量方案,并且该方案以传送带协议为基础.首先,通过自发参量下转换制备了频率纠缠光信号.然后,利用HOM(Hong-Ou-Mandel)干涉仪对频率纠缠光信号进行了...