临近下班，收拾好物品，准备到点就往外冲，但发现单位电脑上的时间居然比手机上的慢2分钟？！不知道大家有没有这样的经历。
时间到底是怎么测量的？为什么不同设备上的时间会不一样？今天，我们就来聊聊时间这件事。
01 时间是怎么测量的？
很多人可能会有这样的疑问：时间是怎么测量的？一秒是怎么定义的？
其实，人类对时间的认知经历了多个阶段，这种认知方式受文化、科技和社会发展等多种因素影响。
早期，古人主要通过观察自然现象来计时，比如昼夜的交替、月相的变化、季节的更替等。这些观测提供了基本的时间概念，最经典的就是根据太阳的活动规律、日常生产活动和生活习惯等归纳出的十二时辰。此外，古人也会用水钟、沙漏等来辅助测量时间，但这些测量方式缺乏准确性。
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随着科技的发展，人们开始使用机械钟表来测量时间。最早的机械钟表是机械振荡钟，它通过钟摆的来回振荡进行计时，摆动周期越稳定，测量精度越高。
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随着原子物理学的发展，人们开始使用原子钟作为时间的基准。国际单位制在1967年将秒的定义与铯原子的振荡周期联系起来，秒被定义为“铯原子基态超精细结构跃迁的9,192,631,770倍的周期”。这样的定义具有高度的稳定性和可重复性，因为铯原子的振荡频率非常稳定且易于测量。
02 电子钟为什么经常会慢几分钟？
在手机遍布之前，每天早晨叫醒大家的估计都是电子钟，也许有些小伙伴现在还在用。电子钟经常会慢几分钟，隔一段时间就需要重新调整一下时间，这是为什么呢？
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其实，电子钟最核心的器件是石英晶体振荡器，简称晶振。当电子钟通电时，晶振会产生一个非常稳定的震荡频率（一般来说，晶振的震荡频率非常高），电子钟内部的电路会对这个高频率的信号进行频率分割，得到更适合计时的低频信号。电子钟的内置计数器再对这个低频信号进行计数，以测量经过的时间，最后在电子显示器上显示时间。
压电效应材质的应变片改变形状后产生电压（夸张版示意图）图源：wikipedia
电子钟的误差来源主要有以下几点：
石英晶体的温度敏感性
石英晶体的振荡频率受温度影响，温度的变化可能导致电子钟的误差。一些高级的电子钟会配备温度补偿电路，以减小这种误差。
电池电量变化
便携式电子钟通常由电池供电，电池电量降低可能导致振荡频率的变化，进而引起误差。
制造精度
电子元件的精度、振荡器的质量等因素也会对电子钟的准确性产生影响。
校准问题
长时间的使用可能会导致电子钟内部元件老化，需定期校准来保持精准度。
环境因素
电子钟可能受电磁干扰、震动等环境因素的影响，引起一定程度的误差。
03 同样联网的设备，时间为什么不一样？
生活中，处处可以看到时间的影子，比如家里的微波炉，办公楼的电梯上都会显示时间，这些设备不像电子钟那样采用晶振的方式去计时，而是采用了别的方式。
传统的微波炉可以通过电网的稳定频率来实现计时功能。我国的电网频率是50Hz， 微波炉只要发现交流电变化了 50个周期，就可以自动记录为1秒。其实，许多家用电器的电子计时都依靠电网的统一频率来保证。频率随着电网负载而变化，按照24小时为一个周期校准一次，保证这些时钟保持长时间准确。
但如果频率持续下降一段时间，就会造成中央供暖定时器、微波炉等设备的电子计时变慢。比如，2018年，欧洲多个国家的电子钟“走慢”了6分钟，该现象长达一个多月，最后发现根本原因是电力供应不足。
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如果是智能微波炉或者智能电梯，他们内置网卡，可以像电脑一样联网获取时间。但同样联网的设备为什么也会出现时间误差呢？
导致时间不一致的原因有很多，以下是一些可能的因素：
网络延迟
数据在网络上传输需要时间，不同设备的网络延迟可能不同。即使是微小的网络延迟，也可能导致设备的时间存在差异。
时间同步协议差异
不同设备可能使用不同的时间同步协议，即使是常用的时间同步协议（如NTP），在不同设备上可能配置或实现方式不同，导致时间不一致。
硬件时钟漂移
设备上的硬件时钟可能会因为制造差异、温度变化等原因出现微小的漂移，这可能导致时间有轻微的偏移。
定期的时间同步
有些设备会定期进行时间同步，而另一些则没有启用这一功能，这也会导致不同设备时间存在差异。
所以下班什么时候可以往外冲，还是要看打卡机上的时间哦~
作者：尹广水，洛桑联邦理工学院通信系统硕士
策划&编辑：小叮当
鸣谢：华东师范大学数据科学与工程学院 讲师 刘小平 为本文提供科学指导
来源：上海科技馆
编辑：悦悦
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