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闰秒：是废，还是留？
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Michael Brooks 文 Shea 编译 |
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在最新一次闰秒刚过之际，也许是时候重新思考一下我们测量时间的方式及其所带来的问题了。 2014年，全世界召集了一个委员会来就闰秒问题进行广泛的讨论和磋商。但闰秒似乎仅仅是个表象，时间测量本身也许还存在着更为实质的问题。  最近一次闰秒就发生在2015年6月30日的这个星期二行将结束之际。上一次添加闰秒还是在2012年。设置闰秒会使得时钟“暂停”1秒，目的是使得根据地球自转所测定的时间与由原子钟所测得的时间保持同步。2015年底可能会做出决定，6月30日多加的这1秒是否应该是最后一次闰秒？闰秒的支持者认为，闰秒代表着天体运动和时间的推移之间的历史纽带，不应该被打破。反对者则认为，闰秒会造成严重的混乱，已不再适应目前快节奏和网络化的世界。 闰秒所应对的是地球反复无常的自转方式。最初，地球绕其自转轴转动一周所花费的时间被称为天，1天的1/86400则被定义为1秒。但天的长度并不总是精确地相等的。月球和太阳的引力正在逐渐地使得地球自转放缓，因此100年前1天的长度比现在的要短。地球大气以及熔融地核本身的不稳定性也会使得地球自转以不可预知的方式减慢或者加快。  这不一致性是促成20世纪60年代全世界对秒重新进行定义的部分原因。秒的新定义基于原子物理学。具体地，铯-133原子某一个特定跃迁所发出辐射振动9 192 631 770个周期所持续的时间即为1秒。不过，这个振动次数的选择是依据20世纪50年代的平均秒长所做出的（见插页“分秒必争”）。很快，随着日长不知不觉地变长，就需要额外的改正来修正原子时和地球时之间的偏差。因此，闰秒系统在1972年应运而生。 这个系统一直运转至今。使用目前最严苛的固定参考点——并非是太阳，而是数十亿光年之外的类星体，国际地球自转和参考系统服务（IERS）的天文学家一直在跟踪测量地球的自转。当地球自转的变化使得由其导出的世界时（UT1）与原子时的差超过0.9秒时，IERS就会发出通报，被称为“通报C”，来增加或减少1个闰秒。到目前为止，一直在增加闰秒。 以此为依据就可以得到协调世界时间（UTC），它是由国际电信联盟（ITU）管理的标准时间。所以在2015年6月30日，世界上的时钟都多出了1秒，出现了23时59分60秒。取决于你的地方时超前或落后UTC的量，设置闰秒的时间对不同地方的人来说会有所差异。在英国，由于使用UTC+1的夏令时，闰秒会存现在7月1日1时；在澳大利亚，它则出现在上午。 这是一个备受争议的麻烦问题。设在巴黎的国际度量衡局（BIPM）有一个工作组，负责协调综合天文时间和原子时间，进而构建出UTC，然后由ITU进行发播。目前由闰秒调整UTC系统已显得有些过时，但更重要的是它会给需要高精度时间同步的系统带来了麻烦。 毫无疑问，高科技公司是闰秒系统的最强烈批评者之一。过去曾因闰秒调整系统使得手机失灵。2012年7月，在刚刚添加了闰秒之后，澳洲航空公司的订票系统便发生了崩溃。  [图片说明]：美国国家标准与技术研究所的铯喷泉原子钟NIST-F2。版权：NIST。
时间的毛刺 随着软件变得越来越复杂和相互依存，没有人确切知道这个问题波及的范围有多广，毕竟大多数企业和机构不会主动公开出错的信息。但如果继续闰秒，势必会影响到全球定位系统（GPS）接收机和其它类似的系统。闰秒的后果兴许不一定致命，但却是可以想象的。 如果不再闰秒，就能避免这些可以预见问题，但并非所有人都同意这个观点。例如，俄罗斯的卫星导航系统格罗纳斯（GLONASS）会根据设定增加闰秒，如果不再添加闰秒就需要对其重新编程。但对于21世纪的极客们来说，闰秒真的会是巨大的挑战吗？不少人认为，闰秒确实会带来问题，但都是些易于解决的问题。 废止闰秒的重要性是否被夸大了呢？毕竟，很多国家都会根据自身的需要“摆布”时间来实行夏令时。作为常规安全更新的一步，计算机系统和智能手机接收这些修正信息已是家常便饭，对于如何定期更新这些东西，操作系统行业早已有了解决方案。 就在IERS于1999年开始对闰秒的使用开展讨论之后，就听到了抱怨。自那时起，从来没有间断过。2012年，ITU闰秒小组建议不再闰秒，但未能达成一致意见。作为妥协，该小组随后提出了另一个方案：在未来的某个时候添加一个闰时。这个想法似乎让事情变得更糟。有很多人表示坚决地反对。 由此带来的第一个问题是，由谁来负责设置闰时？第一个闰时的设置会在约600年后，看上去似乎还很遥远，但它的破坏力绝不仅仅是闰秒的3 600倍。UTC闰时的引入其复杂性可能远超当年格里历（公历）的改革。批评者的观点是，这仅仅是想以投机取巧的办法摆脱闰秒，明显缺乏诚意和深思熟虑。
最后，国际电联成员国决定把最终的决议推迟到2015年11月在瑞士日内瓦召开的世界无线电通信大会。但不少人对此并没有信心。尽管大家都想在2015年结束之前平息此事，不过很可能也还会拖上一段时间。当然，也有人比较乐观的，但对于最终的结果眼下仍很难做出预测。目前，美国、法国、意大利和德国赞成终止闰秒。英国、加拿大和俄罗斯则希望保留。不过，情况瞬息万变：英国曾经是唯一一个赞成闰秒的国家，而德国和中国则已经至少两次改变了自己的立场。 由于ITU坚持有关闰秒的取舍需要全世界达成共识，因此目前仍然悬而未决。在2012年最近一次ITU会议上，英国表示其民众想继续保持天文与时间之间的传统联系。为了提供相应的证据，英国为此专门进行了公众咨询。 乍一看，很难理解为什么英国或其他任何国家的民众会应该关心闰秒这件事情。如果废止闰秒，到2100年我们与太阳时之间的偏差达到2〜3分钟，到2700年这个偏差可达约30分钟。如果2014年1月1日太阳照进你房间的时间是早上8点，在不加闰秒的情况下1000年后超不多会是9点。你会对此有意见吗？ 是的。20世纪70年代启用闰秒正是从文化上保证了人类时间和地球自转之间的紧密联系。许多人认为，不能因为我们生活在一个技术高度发达的时代，就取消时间与太阳和星辰的传统关联。守时是一件天文学意义上的事情。 有人文学者对此表示了赞同。天作为时间单位有着重要的文化意义，守时和计时与天文学以及地球自转之间有着悠久的历史联系，人类应该顺应这些这些自然现象对时间的昭示。对于天文时间，大自然是决定性的因素，那对于社会实践，真正的成本又在哪儿呢？ 事实上，谷歌公司并不认为这是一个麻烦。该公司参与了英国公众咨询，表示已经想出了办法如何以最短的中断时间来调整其服务器。不过，目前每家公司的方案并不完全一样。谷歌的做法在是化整为零，在闰秒前的数小时里把它化解掉。而其他的公司则直接加入额外的1秒，正如通常的做法，在设置闰秒那天的最后1分钟将会有61秒。 因此，在2015年6月30日的闰秒前夕，不同公司的时钟读数会有非常微小的差别。当涉及到时效性的法律文件或金融交易时，这就会是一个潜在的问题，有被人利用的风险。于是，对于如何安度闰秒，计算机行业希望能看到一个标准化的方式。 对闰秒的另一项改革主张，两个时间系统平行运行。国际原子时间（TAI）是基于铯的时间系统，自20世纪50年代末期一直连续运转，从未调整过。它由全球超过400台的原子钟综合而来，2015年6月30日后由于闰秒它已经领先UTC达36秒。一种做法是使用TAI系统来描述时间间隔的长度（即时长）而非时刻。一些系统已经做到了这一点。例如一些电力企业依据TAI来协调发电机的输出。但目前，这并不容易推广。尽管TAI是计算UTC的基础，但它本身还没有被广泛发播。 但对于有些天文学家来说，这些举措还远远不够。他们认为，我们其实需要新的时间系统。无论是TAI和UTC都应该被更通用的标准所取代。这需要用到快速自转的中子星——脉冲星——所发出的脉冲信号，由此可以保持时间的天文特性。随后每个国家可以制定并执行自己的民用时间系统，以及是否对时钟进行闰秒。  根据公众咨询的结果，英国很可能仍然会捍卫闰秒。在一般情况下，科技公司会遵循谷歌的路线，取消闰秒确实能减轻他们的负担，但他们也绝对具备应对的能力。标准化的解决方案，尤其是经由ITU认可的方案，将会是有益的。宗教团体对此则不置可否，毕竟没了闰秒并不会影响特定的节日。对于普通公众而言，基本可以划分成两大阵营。一些人对此漠不关心，另一些则希望维持钟面时间和地球自转之间的关联性。 冷漠似乎是也是国际社会对此的反应，还没有其他国家像英国这样就闰秒问题开展公众咨询活动。与此同时，英国政府似乎也展现出了其高深莫测的运作方式，闰秒的事务已经由科学大臣的职责转交给了商务大臣。 这是否是英国官方态度发生转变的信号？如果是，那是否意味着闰秒的时代即将结束？只有时间能给出答案。
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[New Scientist 2015年6月27日]
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