这有点像先有鸡还是先有蛋的问题。我们是应新技术的需要而提高计时的准确性，还是因为我们可以更准确地测量时间而获得新技术?
早期的农村社会不需要比上午、下午、晚餐等时间更精确的时间。随着事物变得越来越复杂，准确性变得越来越重要。城市社会需要更多的协调，所以公共时钟，经常有钟声报时，后来是一刻钟，被设立。长距离的海上旅行，特别是受北美商业和军事需求的驱动，推动了天文钟的改进，每天±2秒的精度足以避免沉船。
铁路推动了两大时间要素的变化:共享的时间尺度和同步性。(这些问题在今天仍然存在。)在铁路出现之前，社区使用当地时间;太阳升到最高点的时候，正是中午。在火车开始运行之前，这一切都很好，然后你会在火车站发现火车正在开往伦敦时间，用的是列车员的表，而且已经离开了。更糟糕的是，两列火车可能在同一段轨道上运行到不同的时间，1853年，在新英格兰，14人因此丧生。如果你要使用“铁路时间”，那么你需要同步沿线的时钟。幸运的是，电报提供了一种远距离传输的方法。当然，长距离的距离导致了下一个问题。当铁路时间与当地时间仅相差几分钟时，这还好，但当差距扩大到几个小时时，就成了一个问题，因为在欧洲各地，甚至在不断发展的美国各地都是如此。 In 1884, a congress in Washington established the longitude of the British Royal Observatory at Greenwich, to the east of London, as a meridian or base line and effectively established time zones, based on positive and negative hourly offsets to Greenwich Mean Time (GMT), and, where they reached each other in the Pacific, they named that the International Date Line. (The French took a few more years to agree and to abandon the Paris meridian.)
人们已经同意一天有24个小时，每个小时60分钟，每个小时60秒。因此，公元1000年，一位波斯学者将秒定义为平均太阳日的1/86,400 (24×60×60)，直到1967年，这一天一直是定义的基础。问题是地球并不是始终如一地旋转:偶尔它的旋转速度会加快，但通常它会逐渐变慢。在20世纪30年代，基于石英晶体的源提供了一致的时间源，但在1955年，在英国国家物理实验室(NPL)，基于铯的原子钟为客观和可重复的秒测量提供了基础。
如果原子中的电子受到外部电磁辐射源的刺激，它就能移动到更高的能级。当它回落到原来的能量状态时，它以特定频率的辐射形式释放能量。这个频率对于特定的原子(例如铯133)总是相同的。所以我们可以用这个来测量一秒。经确定，SI单位s(秒)是“铯133原子基态的两个超精细能级之间跃迁对应的辐射的9 192 631 770个周期的持续时间。”
第一个铯钟在300年里精确到±1秒。国家物理实验室和世界各地的其他中心现在经常使用铯喷泉作为时钟。它们精确到每6000万年±1秒，但它们是需要非常小心校准的大动物。锶离子原子钟现在每150亿年超过±1秒:地球被认为大约有50亿年的历史。
在追求越来越高精度(包括把时钟送入太空)的同时，人们也在追求更小、更便宜的原子钟。芯片级原子钟现已问世，机架式原子钟也很普遍。
但我们为什么要追求更高的准确性呢?简而言之，与铁路公司的原因相同，只不过我们使用的是电子通信系统。
互联网依靠定时来传输信息而不发生冲突。GNSS(全球导航卫星系统)利用定时来提供位置信息。市场，比如世界证券交易所，会给交易打上时间戳。所有这些操作都需要非常精确的，几分之一秒的同步计时。举个例子:6月3日理查德·道金斯2013年，汤森路透(Thomson Reuters)提前15毫秒发布了美国制造业产出数据。在上午10点的正确时间，订阅汤森路透的用户可以通过其他渠道获得数据，因此订阅汤森路透的用户有一个优势窗口。汤森路透(Thomson Reuters)将数据过早发布归咎于时钟同步问题。在这15毫秒内，有价值2800万英镑的交易。每笔交易都有双方的时间标记。
虽然这是一个错误，但与此同时，汤森路透与新闻服务的订阅者达成协议，如果他们支付了溢价订阅费，或者支付了更高的溢价，就可以在正式发布前5分钟获得市场信息，提前5分2秒。当监管部门6月3日开始审查时，第二项服务暂停理查德·道金斯错误。
使用计算机进行高频交易(HFT)意味着传输链中的延迟可能是一个问题。纽约和芝加哥都是重要的贸易中心，通过传统的光纤电缆连接。秘密地，在两个城市之间的一条更直的直线上建立了第二个专用光纤网络，据报道耗资3亿美元，将信息的往返时间从14.5毫秒降低到据称的12.98毫秒。由于纤维的折射率为1.5，因此在纤维中传输的信号有效地减慢了速度。这重新引起了人们对微波通信的兴趣。据估计，在芝加哥和纽约之间已经建立了15个新的微波网络，旨在接近大约8毫秒的理论往返时间。
在欧洲，已经购买了多余的军事塔，并建造了新的塔，以便在法兰克福和伦敦的主要交易中心与其他国家交易所之间建立微波网络。所有这些努力都是为了支持高频交易，它已经取代了“公开叫价”的熊坑和电话交易的人机界面，这种界面一直存在到上世纪末，取而代之的是极客编写的算法之间的战斗。有人批评高频交易，但金融业似乎不可逆转地沉迷于它。
但对时间的依赖并不仅限于闪电男孩群体。2011年发表的一项研究估计，约有6-7%的欧洲国内生产总值(GDP)——约8000亿欧元(约9000亿美元)——依赖于使用GNSS数据，而且这一比例还在上升。甚至我们的农村社区现在也使用GPS来管理他们的收获和其他农业设备。这使得物流公司、航运公司和其他公司容易受到干扰、欺骗或极端太空天气的影响。干扰器可以让公司司机向管理层隐瞒他们的行踪，也可以让偷车贼躲避执法人员，尽管违法，但在网上只需几英镑就能买到。它们的使用还会阻断周围几百米的GPS信号，例如，对紧急车辆来说就存在重大问题。欺骗则更为复杂;它涉及传输假GPS信号，从而混淆，例如无人机的导航系统。这被认为发生在伊朗。最后，极端的空间天气，比如太阳日冕事件，足以摧毁卫星系统的电子设备:所有卫星都能被一扫而光。 This is not science fiction. A Carrington effect in the 19th century caused telegraph systems to burn out. And space weather is taken sufficiently seriously that it is among the top issues in the UK government’s Civil Emergency Risks Assessment, alongside war, a pandemic, and serious volcanic activity, like that which closed large sections of air traffic in 2010. (这里还有更多）.
手机需要同步，而同步所需的时间窗口正变得越来越小。对于早期的一代来说，1毫秒已经足够好了，4G必须在1.5微秒内同步，而5G被称为物联网的推动者，其同步时间被指定在200纳秒以下。
在时间界引起涟漪的一件事是闰秒。正如我们之前讨论过的，地球的自转正在变慢，但我们现在有了一个很好的固定秒。这意味着，协调世界时(UTC)，这个国际公认的时间系统，以国家物理实验室和世界上许多其他中心的时钟为基础，逐渐与太阳时间相移。现在可以说，这并不重要，但在1972年，人们认为这是一个问题，随着两者在不可预测的时间里分开，人们决定在一天中增加一秒。上一次发生这种情况是在6月30日23:59:60th2015.对于严重依赖近距离计时的公司来说，这可能是一场噩梦，因为他们必须将这一秒插入到他们的系统中。对于商业数据处理系统(甚至你的台式电脑)来说，这也是一场噩梦。已经有过几次废除闰秒的尝试，今年晚些时候，负责维护国际标准时间的机构国际电信联盟(ITU)将对此进行辩论。
把时间看作一个问题，它渗透在整个电子产品中，从用芯片或电路板同步时钟，到世界上最大的机器——互联网的问题。
注:本文是由国家物理实验室的Leon Lobo博士在IET伦敦网络(英国版IEEE)上为纪念60周年而做的演讲引发的th铯钟的周年纪念。国家物理实验室的网站(NPL .co.uk)是时间和其他SI测量信息的宝库。
秒是什么?一个心跳。在休息的时候。