日前，北斗三號全球衛星導航系統全面建成并開通服務，我國成為世界上第三個獨立擁有全球衛星導航系統的國家。現在的導航系統越來越精確，這背后到底隱藏著什么科技呢？新近出版的《時間之問》一書告訴我們：現在的衛星導航是用計時法來確定經緯度，并且可以用時間測量空間。
在所有的物理量中，時間是測得最準的一個。只要不斷改進時間的測量精度，距離的精度就會越來越高。我們可以借助時間來測量空間，即用計時來確定距離。理論上說，地球上的任何一個人，只要能算出他和天上的四顆衛星之間的電波信號的延遲時間，乘以光速換算出距離，進而根據一個三角計算法就能確定他在地球上唯一的位置。
理論上說，只要一個衛星上的時間偏差百萬分之一秒，就會在GPS接收器上產生1/5英里的誤差。為了保證延遲時間測量精度的準確性，每顆導航衛星都攜帶一臺高精度的原子鐘，并且彼此保持同步。這里，有必要介紹一下原子鐘。人們平時所用的鐘表，精度高的大約每年會有1分鐘的誤差，這對日常生活沒有影響，但在要求很高的生產、科研中就需要更準確的計時工具。目前世界上最準確的計時工具就是原子鐘，它于20世紀50年代出現。原子鐘利用原子吸收或釋放能量時發出的電磁波來計時，由于這種電磁波非常穩定，再加上利用一系列精密的儀器進行控制，原子鐘的精度可以達到每2000萬年才誤差1秒。這為天文、航海、宇宙航行提供了強有力的保障。
這些衛星持續向地球發射信息，報告所處的位置和發射的時刻。經過一小段延遲后地球上的導航裝置收到位置和時間信息，根據一種特殊的解碼方法，可以推算出信號的到達時刻。二者之間就是信號以光速傳播到地面所花費的時間。
可能有人會問：乘以光速就可以計算出接收器到每顆衛星的距離嗎？答案是肯定的。每個導航接收器至少連接4顆衛星，得到4組數據，根據三角測量法就可以列出四個方程，解這個方程組就可以求得4個未知數，即接收器所在的三維坐標以及時間偏移量，最后換算出所處的經緯度。
依托精準的原子鐘，國際上對時間的基本單位1秒鐘的定義，不再依據地球自轉一周的若干分之一，而是根據銫原子振動一次的時間，乘以9192631770倍。因為地球自轉的速度受到月球引力以及自身大地震的影響會逐漸變慢，而無論何時，銫原子的固有振蕩頻率是不變的。通過銫原子的振動周期來定義1秒，更像是一種理論上的定義，它不會受外部因素的影響而改變。這樣一來，時間的節拍，通過宇宙間固有的節奏就可以被永久確定下來。（張靈歆）