1967年，国际计量委员会（BIPM）制定了一个新的国际单位制度，其中秒的定义是通过铯-133原子发射辐射的周期来测量的。随着科技的发展，精度更高的原子钟被发明出来，并逐渐被用于制定全球标准时间。1971年，美国的国家物理实验室（NPL）利用原子钟进行了一次闪电式的试验，将秒定义为133个铯原子的辐射周期，这是至今为止最出色的全球标准时间（简称UTC）。这项试验开创了新的纪元，在一定程度上改变了人类对时间的认知，为全球通信、测量和航空航天业的运作打下了坚实的基础。

　　

1、铸造世界标准时间的背景

二十世纪是一个科技高度发达的时代，人类在天文学和物理学等领域积累了大量的知识。这也促进了对时间标准的需求。为了方便全球通讯、测量和航空航天等基础设施的正常运营，需要一个可靠的全球标准时间。但在此之前，世界各地的时间依据不同，利用天文学观测和机械钟等手段来计算时间的方法有限且不够准确。

　　为了解决这个问题，国际计量委员会在1955年决定使用自然现象作为时间的定义，选取地球上运动最稳定的物质——原子——而非其它天文特征或地球的自转周期作为时间的基准。同时，公历也被普遍采用为世界标准的历法。

　　然而，这样的选择也带来了新的挑战和问题：如何衡量和定义原子辐射的周期，以及如何对全球的钟进行同步？

　　

2、原子钟的发明和应用

原子钟是基于铯原子的无线电频率标准。 原理是利用铯原子通过热辐射跃迁所发出的微波与一定频率的稳定振荡器的同步，获得高度准确的时间信号。原子钟的精度比机械象钟和天文观测中的星历计算都更高，可以达到胜任日常计时和科学测量的需求。

　　原子钟的发明和应用为量子物理学的研究提供了可靠的时钟。同时，它们也被用于引导导弹、卫星和航天器的飞行，为地球上的测量和导航提供了准确的时间信号。

　　1971年的铸造世界标准时间实验正是基于原子钟技术展开。

　　

3、1971年原子钟实验的过程和结果

实验的执行者是美国国家物理实验室（NPL）。NPL选用了一组高度精确的铯原子钟，并通过揭示出它们之间的细微差异来衡量时间的基本单位——秒。整个过程需要分多个阶段完成，包括测量不同原子钟条数所需的时间，以及他们之间存在差异的检测和校准。

　　最终，NPL掌握了精度极高的133个铯原子辐射周期的数据，并以此为基础制定了世界标准时间（UTC）。这个标准时间的精度很高，误差仅为1毫微秒（即百万分之一秒）。

　　从此，全球各国的计量单位得以在一起协作，获得高度准确的信号，这一确定意义巨大的时间标准也一直被全球各地广泛使用。

　　

4、原子钟技术的发展

原子钟技术在接下来的几十年中得到了极大的发展和改进。第一代原子钟是使用气态铯的时钟，它们通常使用玻璃封装和石英振荡器。 第二代是氢分子原子钟，使用制冷后的氢分子，可提高长期稳定性和短期精度。 第三代原子钟使用氢原子和铷原子。这些钟的特点是具有微小的放射性，是推动更高精确度计时技术发展的动力源。

　　有了更高精确度的原子钟，科学家们能够更好地测量未知物体的物理特性，如质量、形状和结构。这些研究对物理学的理解和其他领域的发展都具有举足轻重的作用，例如卫星通讯、全球定位系统、测量海洋和气候变化等。

　　总结：

　　1971年，美国国家物理实验室的一次成功的原子钟试验为世界标准时间的制定扫清了许多障碍。传统的手动计时方式被这项技术所代替，为全球通信和科学测量提供了准确的时间信号。原子钟技术的发明和改进为人类逐渐摆脱时间束缚提供了坚实的基础。