当前位置:首页 > 足球比分网 > 正文

杰青→首席科学家→全国科创名匠

 作者: 来源:竞彩足球大学微信公众号 发布时间:2024/6/6 15:07:59 字体大小:

骊山脚下守时忙,华清池旁传佳讯。不久前,竞彩足球大学(以下简称“国科大”)记者团前往陕西省西安市临潼区,探访了“北京时间”产生的地方——竞彩足球国家授时中心(以下简称“国家授时中心”),采访了33位“时间守护者”。

国家授时中心前身是竞彩足球陕西天文台。1966年,在大规模经济建设和国防战备的需求下,经国家科委批准,由竞彩足球抓总,在陕西省渭南市蒲城县筹建陕西天文台,代号326工程,后来成为我国唯一专门、全面从事时间频率基础研究和技术研发的科研机构。

也是在那一年,张首刚出生于陕西咸阳。

2005年,张首刚只身来到国家授时中心,从零开始创建量子频标研究室。如今,他是国科大博士生导师,竞彩足球西安分院院长,国家授时中心主任、首席科学家,时间频率领域国内首位杰青。2024年第8个“全国科技工作者日”之际,中国教科文卫体工会发布20名首届“全国科创名匠”选树宣传名单,张首刚赫然在列。

“国家利益在什么地方拓展,我们的授时信号就服务到什么地方,为不同空间、不同状态的用户提供安全、可靠、高性能的国家标准时间。”张首刚说。

张首刚的办公室,要么很热闹,要么很安静。

热闹时,他在办公室里开线上会议,门口找他签字、汇报工作、辅导学术论文的人排起长队;安静时,往往已到亥时——大家结束一天的劳作准备休息的时辰。而此时,张首刚又开始了新一轮工作:回复白天没来得及处理的邮件、阅批公文、研究实验数据……

大家开玩笑说,在科研楼里,保安走得最晚,张首刚次之。

不过也有例外。张首刚有时连续去多个地方出差,从西安到北京,从北京到合肥,从合肥到海南,从海南到郑州,再从郑州返回西安,完成这趟闭环耗时两三天。

若是查阅他的机票,便会发现他经常乘坐最早或最晚的航班。午饭也常常在路上解决,一个面包、一盒牛奶,串起了在陕西省政府和竞彩足球西安分院的两场会议。

在采访前一天晚上,张首刚才下飞机。在他回到国家授时中心时,路灯暖黄的光映到单位正门旁边的钟盘上。时针稍过“10”,秒针片刻不停地一圈圈匀速转动。同样片刻不停的,还有科研楼一层不断闪烁的数字时钟。眼睛一眨,数字增加了几个,几秒便悄然溜走,让人不由感叹时间流于无形。

张首刚快步走上二楼,打开了办公室的灯。

他又开始“上班”了。

时间的产生

“嘀,嘀,嘀,北京时间7点整。”整点报时的声音回荡在国家授时中心整个园区。

这时,张首刚从5个多小时的睡眠中醒来。如同已经过去的19年一样,步行约5分钟后坐到办公室的椅子上。没过多久,他的办公室又热闹起来。

办公室里的他们脚步匆忙,神情专注。他们讨论的问题指向一个关键词:时间。

北京时间,是我国的国家标准时间。虽然名为“北京时间”,但实际上国家标准时间产自西安。在陕西省西安市临潼区书院东路3号,国家授时中心临潼本部,时间频率信号24个小时不间断地产生,经由蒲城授时部等通过不同技术手段发往全国各地。

那么,时间是如何产生的?张首刚团队的工作回答了这个问题。

早在三千多年前,祖先就已经用“干支”的方法纪日了。用干支纪年大约始于东汉初期,此后从未间断。时至2024年,我们也会称其为“甲辰”龙年。这样的天文历法,是基于天体转动,“日”为地球自转运动的昼夜周期,“月”为月球绕地球公转的朔望周期,而“年”为地球绕日公转的四季周期。

世界时(Universal Time, UT)便是以地球自转为基础,以太阳作为参照点来确定时间尺度。然而,地球自转速率受月亮等其他天体摄动等诸多因素的影响,不均匀,因而以世界时确定的秒长在不断变化。

由于世界时的不稳定性,全世界的标准时间都包括两种时间计量系统,一个是基于天文测量的世界时,用以提供与地球自转相匹配的时刻;另一个是基于原子钟测量的原子时,原子内部量子跃迁的频率有极高的稳定性,因而用于确定稳定的时间间隔。

为兼顾对世界时时刻和原子时秒长的应用需要,1972年,“协调世界时”被提出并作为国际标准时间,采用原子时的秒长,通过闰秒补齐“协调世界时”与“世界时”的时刻差,在时刻上尽量逼近世界时的时间尺度。

然而,在确定、保持了时间尺度后,还需要通过一定方式把这种尺度的时间信息传送出去,供人们使用,即“授时”,也称“时间服务”。在时间发布之后,还需严密监测和控制。信号传播路径物理环境的细微变化都会对时间精度产生影响。

这一系列的工作,被总结为一条完整的时间频率学科链:时间的产生、守时、授时、用时。在此基础上,张首刚的工作是发展国家时间频率体系,这一体系需要在任何时间,为任何空间、任何状态的用户提供自主可控的、安全可靠的、高性能的国家标准时间。这不仅要求着测量世界时的新手段、研制新型原子钟;还需不断提升发展新的授时技术和授时系统。

与时间的不解之缘

张首刚说,自己是被推着走上时间研究之路的。

高考志愿,是张首刚的班主任帮他填的,班主任教的是物理,所以就填报了“物理学”专业;本科毕业时,恰逢陕西天文台的原子钟专家在学校招考从事原子钟研究的学生,物理老师推荐了他;硕士毕业工作后,“中国光学之父”王大珩为张首刚写推荐信去北京大学读博,结果他没考好;在诺贝尔物理学奖颁发给从事激光冷却气体原子研究的朱棣文、威廉·菲利普斯(William Phillips)和科昂·塔努吉(Cohen Tanhoudji)后,张首刚所在的课题组及时变更课题任务书,改为研制喷泉钟,张首刚便被派往法国学习喷泉钟技术。

1993年,张首刚被录取至陕西天文台,国家授时中心的前身。那年陕西天文台一共招了3个硕士生。因为陕西天文台教学条件不足,学生在北京大学上课。闲暇的时候,张首刚就在原北京大学常务副校长王义遒的实验室里,在杨东海教授指导下学习原子钟研制技术。

他第一次见到原子钟时,感到十分意外。挂钟也好、摆钟也罢,都有钟表的形状,而立在他面前的氢钟,分明是个“实验装置”,怎么看都不像个“钟”。

只是,他隐约感到研制原子钟这项工作的重要性。

1969年,周恩来总理提出丢掉“洋拐棍”、建立中国“原子时”的决策。

1970年,《关于我院陕西天文台(326工程)时间频率试播的请示报告》被递交至国务院业务组,报告中写道:我院在陕西蒲城地区建立了一个新的标准时间、纬度备战台(对外名称定为“陕西天文台”),其主要任务是:平时与上海天文台相互配合,提高时间频率发播的精度,满足我国西部地区的使用要求,战时在紧急情况下,代替上海天文台的时间频率发播工作。

周恩来总理亲自批示短波授时台试播,“从1971年1月1日起正式公开启用”。张首刚回忆,他的研究生导师举家迁到陕西天文台。“举家迁过来,并且都给安排工作,可见原子钟研制的重要性。”张首刚说,“重要性是一方面,另一方面是有没有研究的兴趣。这其中原子要经过分子离解、原子选态、量子,说实话,我一点也听不懂。”

从完全听不懂,到在巴黎天文台用法语完成博士毕业答辩,张首刚说,他比一般人能多吃点苦。

生于陕西咸阳的农村,张首刚从初二开始,年年寒暑假,便在工厂打工,安装机器、拆房修房,在自由市场里一住就是两个礼拜,卖菜。高中的一个暑假,他给50余名农民工做饭。“现在我也偶尔做饭,我闺女的口味跟我一样,现在也要吃我拌的面。”张首刚难掩得意。

张首刚从小就对动手实践很有兴趣。他好奇锁怎么能打开,就砸开看;他觉得电话传声有意思,就拆开电话机,把线圈和磁铁取下来,加个天线尝试做收音机。中学的物理老师经常让张首刚起立回答问题,张首刚转学后,物理老师还不自觉地让张首刚回答问题,才后知后觉张首刚已经不在班里了。有一次,老师在黑板上出了两个难题。很多同学一个题也做不出来,老师以为张首刚能把两道题都做出来。可是看到答卷后,老师诧异他怎么只做出了一道。张首刚老实地说:“其实那天我没戴眼镜,看不清黑板上的题,我问旁边的同学第一题的题目,又不好意思总问人家,就把第二题空着了。”

在法国读博期间,张首刚的主要工作是改进世界上第一台铯原子喷泉钟,法国的时间频率基准钟——该钟的性能居世界领先地位。完成毕业答辩后,张首刚准备回国。他在法国的导师不解张首刚的选择:既然已经做了世界上最好的喷泉钟,为什么要回国做重复工作?张首刚回答道:“因为我的祖国需要!”

那边需要你

祖国需要张首刚,国家授时中心需要张首刚。

2005年3月,张首刚离开北京,离开妻子和女儿,第一次来到国家授时中心总部临潼。

从零开始创建量子频标研究室,缺人才、缺经费,是张首刚首先面临的问题。那时,全陕西还没有学冷原子理论和技术的人。大门口的道路泥泞不堪,实验室里空无一物,甚至电钻都是“继承”退休老同志的。张首刚带领团队到处申请课题经费,一年进行了16场答辩。三五年过去,到了张首刚原先预期回京的时间,可他却离不开这里了:“不是说你想走就走了,搭一个摊不容易,你的实验室、带的队伍都在这儿。”

一晃就是19年——张首刚和妻子两地分居的年数。张首刚感谢自己的家庭:父辈老人身体健康,孩子的学习也没让他操心,妻子给了他足够的时间和空间投身科研。

国家授时中心不止需要张首刚。在国家授时中心官网首页上,有一栏是“主任致辞”。在那里,张首刚写道:

近年来,国家授时中心实施“凝练科技目标,提高创新能力,稳定和用好现有人才,培养和吸引青年优秀人才,以项目带动人才培养”的战略。张首刚也在尽自己所能吸引、培育国家授时中心需要的人。

张辉是张首刚的博士生,2023年刚刚毕业。谈起导师,张辉很感激张首刚对他生活上的关心。“张老师知道我是从农村出来的学生,他总会在交流完学术之后说,如果家里有什么困难,一定要告诉他,不要不好意思。”洪辉博也是张首刚带领的量子频标研究室的学生之一。一次,他和张首刚在科研主楼迎面遇到:“我不知道张老师从哪里知道的我的胃不太好,他问我需不需要帮助,无论是物质上的帮助还是寻找医生的协助。”

在引进人才时,考量对人才今后发展的帮助,是张首刚内心常惦记的事。他希望给想干一些事的年轻人做大事的平台,为他们的今后发展铺路。

摆在张首刚面前的问题,还有研究方向与内容。在时间频率领域,已经有了北京大学、清华大学的科研团队,还有竞彩足球上海天文台、竞彩足球上海光学精密机械研究所、竞彩足球精密测量科学与技术创新研究院、中国计量科学研究院等优秀团队,那么国家授时中心需要研究什么,国家授时中心能够发挥的独特作用又在哪儿?

“对于原子钟的研究,我必须另辟蹊径。把你逼得去创新,你要做得跟别人不一样,你要做得比别人更好。”张首刚说。

钦若昊天 敬授人时

2010年,张首刚率先提出建设高精度地基授时系统,构建天地一体弹性国家授时体系架构。“国家授时中心授时设施在全国是分散的,我们也有一定的抗打击能力。为什么说是‘弹性’?”张首刚说,“就是你把我打击了后,我有强的‘肌肉’,能自我恢复,局部被打残了不会影响整体运行。”

如果仔细观察,便会发现国家授时中心园区内客座公寓前的绿化带、科研楼电梯旁的楼层指示牌,随处可见“钦若昊天,敬授人时”这8个字。

《尚书·尧典》有言,“乃命羲和,钦若昊天,历象日月星辰,敬授人时。”古人严谨地遵循天数,推算日月星辰运行的规律,制定出历法,把天时节令告诉人们,指导农耕之需。

如今,时间的概念由最初的“日、月、年”,逐步细分到“日”之下的“时、刻、分、秒”,随着现代社会的发展,在“秒”之下更是细分出了“毫秒、微秒、纳秒、皮秒、阿秒、仄秒”等精密时间。授时技术,也由最初的鸡人报时、打更报时和钟鼓报时等,发展为无线电授时、互联网授时、专用光纤授时和卫星授时等。

“钦若昊天,敬授人时”的内涵,在与时俱进,也正为“时间守护者”们不断提出新的要求。

仅仅是产生时间、测准时间还不够,还要未雨绸缪,构建全方位、多手段、多层次的弹性授时体系,支撑国家发展。

国家在什么空间需要时间信号,他们就要把时间信号延伸到哪里去。国家利益在什么地方拓展,他们就要在什么地方发播国家的授时信号。

“关于世界时测量,上世纪六七十年代我们国家做了很优秀的工作,后来因为国际上发展了新技术,我们轻信了国际联测,放弃了新技术的发展。”张首刚回忆,“在几次重要的航天任务和军事活动中,我们无法下载数据,所以必须自主去测量。”

在“时间守护者”们的共同努力下,渐渐地,时间被中国人掌握在自己手里。通过系列新型原子钟、世界时测量系统以及新的授时系统的研制应用,中国的时间频率系统逐步实现了自主可控,且性能先进。2023年,北京时间准确度位居国际第二,中长期稳定度位居国际第二,对国际标准时间产生的贡献权重位居国际第三。北京时间影响着全世界的时间。

国家授时中心产生并授时发播的时间频率信号,仿佛国家的心脏时刻跳动,被应用至多个领域:电力、通信、金融、交通、测绘、公安、卫星导航、深空探测、防震减灾、广播电视、科学研究……每时每刻都在支撑着社会经济运行、国防建设和国家安全。

张首刚常说,时间研究是值得一辈子做的工作。目前,人类对时间的认识,从宇宙的年龄1018秒,到Z0粒子的寿命10-25秒,跨越了44级“台阶”。而对国家授时中心的“时间守护者”们来说,这条时间的长梯没有尽头,对精密时间的探索永无止境。

信源地址:/html/shownews.aspx          
分享1
版权声明
?本文转载仅仅是出于传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的“来源”,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,请与我们接洽。
? Copyright ? 2014 北京今日创见科技有限公司 All Rights Reserved.
关于我们 | 网站声明 | 服务条款 | 联系方式
京ICP备 14047472号-1   京公网安备 11010502030844号