科学大院

“北京时间”进化史

Image

本篇文章正文共3568字

预计阅读时间约为11分钟

如果把国家比作一个人,那么“时间”就是他的心跳。从清朝时期的“一袋烟的功夫”,到如今精准的“原子心跳”,“北京时间”走过了一段极其跌宕的进化历程。

Image

金帜山洞内短波授时台10kW短波发射机。

晚清到民国:从“看天吃饭”到“时区混战”的大跃进

在清朝,民间的时间观念还很随意。老百姓赶集、约会全凭“鸡叫三遍”“一炷香”或“一袋烟的功夫”来估算,差个把时辰并不算大事。尽管康熙皇帝收藏了上千座西洋钟,但那更多是皇室贵族的珍玩,并未进入大众生活。

Image

清朝铜刻版画中的古观象台院落

真正的转折始于1840年以后。随着洋务运动兴起和轮船招商局的巨轮下水,李鸿章发现了一个严峻问题:现代航运不等人,没有统一精准的时间,船只调度极易发生碰撞事故。1884年,华盛顿国际子午线会议确立格林尼治为本初子午线,将全球划分为24个时区。1902年,为了适应沿海贸易和航运需求,时任中国海关总税务司的爱尔兰人罗伯特·赫德(Robert Har)决定:中国沿海各海关统一使用东经120°标准时,即“海岸时”。到1904年,这一标准已在全国铁路、电报和海关系统全面推行。这是中国首次接触现代时区概念,但略显讽刺的是,这把 “时间标尺”最初掌握在外国人手中。

进入民国,时间管理被正式提上日程。1912年,孙中山下令改用阳历。1918年,北洋政府雄心勃勃地将全国划分为中原、陇蜀、回藏、长白、昆仑五大时区。

然而理想丰满,现实骨感。当时中国仍以农业为主,百姓遵循“日出而作、日落而息”的自然节律,精确时间观念尚未普及。加之铁路、电报仅覆盖东部沿海,五时区制难以落地。更致命的是连年战乱与军阀割据,使得时区方案只能停留在纸面上。

抗战时期:从“重庆时间”到驱逐“东京时间”的奋进之路

1937年全面抗战爆发后,时间问题从 “生活不便”升级为“生死攸关”。军事调度若无精准统一的时间,必将贻误战机。1939年,国民政府内政部召开标准时会议,决定抗战期间,全国暂用一种时刻,即以重庆所在的陇蜀时区(东七区)为标准。

这就是“重庆时间”。自此,全国各机关、部队、学校的时钟共同向东七区看齐。尽管是战时应急措施,却是中国历史上首次实现了全国范围的时间统一。

当大后方艰难推行“重庆时间”时,沦陷区正经历着一场无声的“时间战争”。1937年北平沦陷后,日伪当局强令全市使用东京时间,将钟表拨快一小时。在遭遇强烈抵制后,日伪改为“温水煮青蛙”策略,借 “日光节约”之名,强制推行与东京时间一致的“日光节约时”。1942年,汪伪政府更规定其控制区时间与东京时间永久接轨。

为确保推行,日伪建立了一套从报纸到广播的全方位授时系统,甚至强制民众购买收音机收听东京报时节目。伪政权机构更是“率先垂范”,以东京时间规范公共活动。民间有人因钟表“慢了一小时”被没收财物,也有人因未遵守“新钟”宵禁而惨遭杀害。

Image
Image

日本在华强推的华北标准型11号收音机及其说明书。

面对侵略,中国人民展现出了特有的韧性。在市井街巷,许多商号工厂表面悬挂显示东京时间的钟表,实际营业仍遵循千百年来的“旧钟”,百姓私下交往仍用旧时间,形成了“换汤不换药”的潜规则。在上海租界,中国海关、邮局坚决不拨动建筑上的大钟指针,使其成为鼓舞人心的主权象征。

民众将东京时间讥讽为“亲善时间”,流露出强烈的民族义愤。这不仅是时间之争,更是主权之争、文化之争与民族尊严之争。

1945年8月,日本投降。五天之后,上海国民党党部发表布告:“自本月二十二日午夜零时起,本市各界应同时将现行钟拨慢两小时,以符合标准钟点。”至此,东京时间被彻底驱逐,时间主权重新回到了中国的手中。

解放战争时期到建国初期:从“延安时间”到“北京时间”的政治智慧

抗战胜利前夕,延安的共产党人演绎了一场时间管理的“奇迹”。据1944年《纽约时报》报道,当时的延安同时使用三种时间标准:代表国民政府的“重庆时间”、源自近代工商业的“上海时间”,以及当地独有的“延安时间”。

Image

这背后是务实主义与政治智慧的完美结合。“重庆时间”是对抗日民族统一战线的名义遵从;“上海时间”是与外部世界保持联系的需求;而“延安时间”则是贴近本地经度决定的真实太阳时,更有利于农业生产和资源节约。

值得注意的是,延安新华广播电台从首次开播到1943年停播前,始终使用接近东八区时间的“上海时间”,而非国民党的重庆时间。抗战胜利后,东八区时间逐渐成为各解放区城市和新华广播电台的统一标准。

1949年,北平和平解放。3月,中共中央进驻北平,陕北新华广播电台更名为北平新华广播电台,每天清晨六点,“北平时间”报时信号准时响起。9月27日,中国人民政治协商会议决定定都北平并改名北京,采用公元纪年。“北平时间”也顺理成章更名为“北京时间”。

Image

1949年11月2日西安市人民政府改用北京时间的通告。

新中国:从深山里建设“大国钟摆”到“北京时间”自主领先的时代跨越

建国初期,我们的授时技术受制于人。为满足“两弹一星”发射对高精度时间的需求,中国科学院受命建设短波授时系统。当时出于战备考虑和信号覆盖全国的需求,授时台没有建在北京,而是藏进了陕西蒲城的深山里(代号“326工程”)。1970年,伴随着秦岭深处的“嘀嗒”声,这座由周总理亲自批示建设的“大国钟摆”开始试发播,中国终于有了完全自主的“心脏”,再也不用看别人脸色对时了。

Image

蒲城县城西北金帜山短波授时台旧址。

1979年,陕西天文台(国家授时中心前身)用国产原子钟建立了我国第一个守时系统,次年,负责国际标准时间的国际权度局在其T公报中刊布我国的国家标准时间,“北京时间”正式获得了国际“户口”。

Image

短波授时台发射天线。短波授时台(326工程)1970年建成,经周恩来总理批准试播。为保证我国远洋国防授时任务,1973年进行改扩建,1978年完成。1980年获中科院科技成果一等奖,1981年正式承担国家授时任务。 BPM以四种频率(2.5、5.0、10.0、15.0MHz)每天24小时连续不间断发播标准时间频率信号,授时精度毫秒量级。

进入21世纪,北京时间迎来飞速发展。但也面临着“卡脖子”的难题:守时核心设备——小铯钟长期被美国独家垄断。2018年,国际形势剧变,美国对中国彻底禁售小铯钟,但有赖于中国方面的提前布局,这场北京时间保卫战赢得了胜利。

面对“卡脖子”的难题,国家授时中心另辟蹊径,采用创新的激光抽运方案,历经数年攻关,于2016年研发出国际首款光抽运小铯钟产品,主要性能甚至优于美国禁运的同类产品。2017年起,国产小铯钟正式装备国家守时系统,北京时间实现了核心设备的自主可控。

Image

国家授时中心的部分守时系统。

国产化只是第一步,真正的实力需在国际舞台检验。2021年,多台国产光抽运小铯钟通过国际权度局(BIPM)认可,用于国际标准时间产生,这是中国小铯钟首次在国际标准时间(UTC)计算中取得权重。随后,国家授时中心自主研制的最新型守时原子钟 “铷喷泉守时钟”投入使用,并被纳入国际标准时间产生体系。国家授时中心和美国海军天文台成为仅有的两家能研制第二代铷喷泉守时钟的单位。

2024年,国家授时中心的铯喷泉基准钟(NTSC-CsF2)通过由美、德、法、英等12国组成的国际计量局时间频率咨询委员会频率基准工作组评估,正式用于校准国际标准时间。更值得一提的是,2026年,国家授时中心研制的锶原子光钟被用于校准国际原子时,这是我国光钟首次实现对国际标准的驾驭。这意味着,我们在国际标准时间体系里,从过去的“参与者”转变为拥有“表决权”的“决策者”。

自2024年起,北京时间与国际标准时间的偏差保持在十亿分之一秒以内,准确度位列世界第一。对国际标准时间贡献权重跃居世界第二。至此,北京时间不但性能领先,更实现了完全的自主可控!

Image

我国“北京时间”负责单位:国家授时中心。

新时代:在时间的赛道上,我们继续砥砺前行

从晚清被动接受“海岸时”,到抗战中抵制“东京时间”的入侵,再到新中国“北京时间”的诞生和腾飞,这段历史见证了中华民族从被动挨打到独立自主,再到科技自强的伟大跨越。

未来,随着自主研发的高精度地基授时系统、新型原子钟等下一代技术的应用,北京时间将更加自主、更加安全、更加准确。

作者简介

任晓乾,博士,正高级工程师,主要从事时间频率体系研究与系统研制建设工作,现任中国科学院国家授时中心科技处处长、国家重大科技基础设施“长短波授时系统”更新改造项目总工艺师、国家重大科技基础设施“高精度地基授时系统”总经济师等。

李孝辉,研究员,博导,中国科学院战略先导专项首席科学家,出版多部科普图书,荣获2016年、2020年全国优秀科普作品。

Image

版权说明:未经授权严禁任何形式的媒体转载和摘编,并且严禁转载至微信以外的平台!


文章转载自“中国国家天文”,仅代表作者观点,不代表科学大院立场。转载请联系[email protected]

Image

推荐阅读

时间为什么不能倒流?>>

被传预定诺奖的核钟有望改写定时标准>>

我们原本会在2026年“失去一秒”>>

曾经,地球上一年有424天!>>

Image

推荐资源

关注使用“科学与中国”小程序,可观看以院士科普视频为代表的优秀科普视频,第一时间获取中国科学院公众科学日、科学节等科普活动报名信息。

Image

科学大院是中国科学院官方科普微平台,致力于最新科研成果的深度解读、社会热点事件的科学发声

主办机构:中国科学院学部工作局

运行机构:中国科学院计算机网络信息中心

技术支持:中国科普博览

转载授权、合作、投稿事宜请联系[email protected]

大院er拍了拍你:不要忘记 

点亮这里的 赞 和 在看 噢~