央视节目截图。

◤提起量子力学，很多人觉得它像是离日常生活很远的词，藏在论文、实验室和一排排复杂仪器背后。

7月4日晚，中国科学技术大学教授、物理学院执行院长陈宇翱做客央视《开讲啦》时，选择从一个人人都熟悉的问题讲起：1秒钟，到底有多长？◢

“1秒”越来越准

镜头先带观众走进中国科大的光晶格钟实验室。这里看不到传统意义上的钟，没有表盘、指针，也没有摆锤。取而代之的，是激光器、真空腔体、光学平台和密密麻麻的实验元件。

“整个实验室，你都可以把它当成一个钟。”陈宇翱说。原来，世界上最精准的“钟”，未必长得像一只钟。它不靠机械齿轮转动，而靠科学家把原子状态控制到近乎极限。

对普通人来说，1秒只是一眨眼、一句话的停顿，或者手机屏幕上跳动的一格数字。但科学上的1秒，背后是一整套人类认识世界的历史。

陈宇翱在节目中解释，最早人们依靠日升月落、昼夜交替来计时，把一天分成12个时辰，后来又细化为24小时、1440分钟、86400秒。那时的1秒，可以理解为地球自转一周的1/86400。

但地球自转并不均匀，潮汐、地壳运动等，都会带来微小扰动。时间要更准，人类只能把目光从天体转向原子。

20世纪量子力学诞生后，科学家发现，原子内部的能级跃迁，会对应极其稳定的频率。1967年，国际上正式用铯133原子的特定跃迁来定义“秒”：铯原子基态两个超精细能级之间跃迁所对应辐射的9192631770个周期，就是1秒。更直白的解释：可以把原子的每一次跃迁想象成一次钟摆摆动，当它“摆动”91亿多次，就定义为1秒。我们手机里的时间、网络授时、卫星导航系统，最终都要追溯到这样的原子时间基准。

但科学家并没有停在这里。

在中国科大光晶格钟实验室，团队正在做的，是比铯原子钟更精细的锶原子光晶格钟。

相比微波频段的铯原子钟，光钟使用频率更高的光学跃迁，相当于“钟摆”摆得更快，时间也就能量得更细。

300亿年误差不到1秒

这么精准的钟，到底怎么运行？陈宇翱用了一个很接地气的比喻：鸡蛋和蛋托。

鸡蛋要放在蛋托里才稳，原子也一样。科学家用激光在三维空间里编织一个个微小的“原子蛋托”，这就是光晶格。为了让原子稳定停留其中，实验还要在超高真空环境下进行，并把温度冷却到接近绝对零度。

“原子如果乱跑，就会被激光‘推’回来。”陈宇翱解释，实验中，六束激光从六个方向“看管”原子，让它尽可能安静下来。只有原子足够稳定，科学家才能读出可靠的频率信号。依靠这套精细操控技术，这台钟运行300亿年，误差不到1秒。

为什么要把1秒量到如此精准？主持人撒贝宁也问到这个问题。陈宇翱说，掌握时间标准，就意味着在许多领域掌握话语权。更重要的是，很多现代系统对时间精度的要求，远远超过普通人的感受：直播晚会的倒计时不能差，金融交易中的毫秒、微秒级时间差，可能影响交易顺序，卫星导航里的时间误差，更会直接转化为空间定位误差。

时间越准，现代社会很多看不见的系统才越稳。目前，国际计量界正在推进用光钟重新定义“秒”，计划在2030年前后实行新的秒定义。

陈宇翱说，团队也在推进光钟小型化、工程化，希望未来让光钟搭乘卫星进入太空，在远离地球噪声的环境里，为基础物理研究提供更稳定的时间基准。

陈宇翱介绍，量子保密通信“京沪干线”及相关国家骨干网络，已覆盖约1万公里，为银行、金融等对数据安全要求高的单位提供加密服务。有人问，普通人的个人信息未来能不能被量子通信保护？他笑答：“说不定已经被保护了，只是你还不知道。”

天分只是锦上添花

陈宇翱1981年出生于江苏启东。1998年，他凭借第29届国际中学生物理奥林匹克竞赛金牌，被保送中国科学技术大学。多年后，学生在节目现场提起，他的头像曾被印在母校作业本封面上，是很多物理竞赛学生的榜样。

但陈宇翱并不把自己的经历简单归结为“天才”。

“说自己不是天才，会显得过分谦虚；直接承认，又像凡尔赛。”他在现场笑着说，自己能走到今天，最重要的不是天分，而是兴趣和长期坚持。

真正改变他的，是一次和潘建伟老师的长谈。

2000年，潘建伟回国筹建实验室。晚饭后，两人从七八点一直聊到近零点。潘建伟谈到要在中国建成世界顶尖量子实验室，也谈到爱因斯坦对量子力学完备性的长期困惑。那一晚，陈宇翱意识到，物理世界还有大量未知等待探索。

后来，他赴德国深造。2009年，在德国搭建实验平台时，收到潘建伟从人民大会堂发来的一条短信，说正在观看《复兴之路》，感触良多，希望他潜心钻研、提升自我，早日学成归国贡献力量。

陈宇翱说，当时很激动，甚至想立刻放下海外工作回来。但他最终又花了两年时间，把核心实验技术彻底吃透。2011年，他主动联系潘建伟，告诉老师：已经具备回国独立搭建实验室的能力。

如今，在中国科大，陈宇翱和团队继续在量子通信、量子模拟、精密测量等方向推进研究。

节目最后，他在题字板上写下一句话：“不确定性是量子世界最迷人的底色，也是人类探索未知的最强动力。”

一秒钟很短，短到很多时候来不及被注意；一秒钟也很长，长到人类为了定义它，走过了从日影、钟摆到原子跃迁的漫长道路。量子力学并没有因为难懂而远离生活。它已藏进我们的时间、通信、导航和信息安全里，只是多数时候，我们并不知道它正在安静工作。

来源：江淮晨报（2026-07-06）  记者：王书浒

原文链接：https://newspaper.hf365.com/jhcb/pc/content/202607/06/content_559314.html