近日，谷歌、微軟、Meta 和亞馬遜呼吁廢除閏秒，已得到美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院和國(guó)際計(jì)量局贊同。國(guó)際電信聯(lián)盟決定，將于2023年世界無(wú)線(xiàn)電通信大會(huì)上再次對(duì)閏秒存廢議題進(jìn)行研究表決。
為何要廢除閏秒？廢除閏秒是否可行？就這些問(wèn)題，《中國(guó)科學(xué)報(bào)》獨(dú)家專(zhuān)訪(fǎng)了中國(guó)科學(xué)院國(guó)家授時(shí)中心研究員董紹武、中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員李煉。
無(wú)可奈何的“折中”
科學(xué)上有兩種時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)，一種是基于地球自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)的世界時(shí)（簡(jiǎn)稱(chēng)UT）；另一種是以原子振蕩周期確定的原子時(shí)（簡(jiǎn)稱(chēng)TIA），是一種由原子鐘得出的較恒定的時(shí)制。
由于地球自轉(zhuǎn)周期不穩(wěn)定，自轉(zhuǎn)速度也不均勻，世界時(shí)測(cè)量精度有限，不能滿(mǎn)足一些現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的需要，因此，在20世紀(jì)50年代以后，它逐步被以量子物理學(xué)為基礎(chǔ)的原子時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)所代替。
董紹武告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，銫原子能級(jí)間躍時(shí)釋放的電磁波非常穩(wěn)定，利用穩(wěn)定周期性的電磁波來(lái)定義秒，比地球自轉(zhuǎn)定義的秒更準(zhǔn)確穩(wěn)定。
不過(guò)，盡管原子時(shí)的時(shí)間尺度更為均勻，但世界時(shí)依然有存在的必要性。董紹武介紹，原子時(shí)與地球的空間位置不關(guān)聯(lián)，而利用地球自轉(zhuǎn)測(cè)量的世界時(shí)卻能對(duì)照太陽(yáng)在空間中的位置，人們?nèi)粘Ｉ睢⑻煳挠^(guān)測(cè)、大地測(cè)量和空間活動(dòng)都需要它，所以這兩套系統(tǒng)都不能偏廢。
原子時(shí)起點(diǎn)在1958年的1月1日0點(diǎn)0分0秒，隨著時(shí)間遷延，原子時(shí)和世界時(shí)兩種時(shí)間尺度的差距越來(lái)越大。為了協(xié)調(diào)，全球采用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間是世界時(shí)和原子時(shí)的結(jié)合，即協(xié)調(diào)世界時(shí)（簡(jiǎn)稱(chēng)UTC）。
從1972年1月1日0點(diǎn)起，協(xié)調(diào)世界時(shí)的秒長(zhǎng)用原子時(shí)秒長(zhǎng)，其時(shí)刻與世界時(shí)時(shí)刻之差保持在±0.9秒之內(nèi)。當(dāng)協(xié)調(diào)世界時(shí)與世界時(shí)之間的誤差超過(guò)0.9秒時(shí)，國(guó)際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織會(huì)發(fā)布閏秒公告，規(guī)定全球在年底或年中統(tǒng)一行動(dòng)，將協(xié)調(diào)世界時(shí)撥快或撥慢1秒。這個(gè)1秒的調(diào)整被稱(chēng)為閏秒。“閏秒其實(shí)是一種無(wú)可奈何的‘折中’。”董紹武說(shuō)。
不能承受之重
受閏秒影響最大的是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)依靠精準(zhǔn)的計(jì)時(shí)服務(wù)器展開(kāi)活動(dòng)，多出的1秒會(huì)導(dǎo)致計(jì)算機(jī)產(chǎn)生“錯(cuò)亂”。
李煉介紹，計(jì)算機(jī)運(yùn)行是以毫秒甚至更短的時(shí)間精度切分時(shí)間片的，在既定的子任務(wù)調(diào)度過(guò)程中觀(guān)察相對(duì)應(yīng)的時(shí)間片。如果這時(shí)時(shí)間發(fā)生一些跳變，會(huì)導(dǎo)致一些服務(wù)器宕機(jī)、系統(tǒng)崩潰、數(shù)據(jù)紊亂，或者因機(jī)器和機(jī)器之間時(shí)間對(duì)應(yīng)不一致帶來(lái)一系列問(wèn)題。
閏秒曾多次給網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)造成故障。2012年閏秒調(diào)整，國(guó)外不少知名網(wǎng)站陷入了臨時(shí)服務(wù)中斷，如社交平臺(tái)LinkedIn、社交網(wǎng)站Reddit、美國(guó)商戶(hù)點(diǎn)評(píng)網(wǎng)站Yelp、開(kāi)源社區(qū)Mozilla等都報(bào)告了系統(tǒng)崩潰的情況，其中Reddit宕機(jī)時(shí)間超過(guò)1.5小時(shí)。Linux操作系統(tǒng)和應(yīng)用編程語(yǔ)言Java編寫(xiě)的程序也出現(xiàn)了問(wèn)題。
針對(duì)閏秒問(wèn)題，谷歌采取“閏秒彌補(bǔ)”技術(shù)，即每次更新時(shí)增加幾毫秒，最終增加至1秒，以保證服務(wù)器正常運(yùn)行，但是某些部分仍然難逃“閏秒故障”。
李煉說(shuō)，不同系統(tǒng)的調(diào)整方法沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，小網(wǎng)站則更多依賴(lài)公共時(shí)間服務(wù)器，直接停1秒或者跳1秒，不會(huì)把時(shí)間切分成時(shí)間片；谷歌這些大的云服務(wù)廠(chǎng)商通過(guò)設(shè)置內(nèi)部的時(shí)間服務(wù)器專(zhuān)門(mén)調(diào)閏秒，但在調(diào)整過(guò)程中如果有突發(fā)事件，比如某些服務(wù)器宕掉了，還是會(huì)存在問(wèn)題。
于是，閏秒的那1秒就成了“服務(wù)器不能承受之重”。“只要下一個(gè)閏秒還會(huì)出現(xiàn)，‘大廠(chǎng)’們就還得繼續(xù)面臨閏秒帶來(lái)的影響，花費(fèi)額外精力去‘消除’它。”李煉說(shuō)。
廢除閏秒能行嗎
面對(duì)“大廠(chǎng)”苦閏秒久矣的現(xiàn)狀，全球關(guān)于“廢除閏秒”的呼聲也越來(lái)越高。受訪(fǎng)專(zhuān)家認(rèn)為，雖然閏秒有“副作用”，但取消閏秒的“副作用”或許更大。
有科學(xué)家做過(guò)測(cè)算，如果取消閏秒，那么大約50年后，我們使用的時(shí)間將與世界時(shí)相差約1分鐘，300年后相差10分鐘，900年后相差可達(dá)1小時(shí)。如果作息時(shí)間不變，將來(lái)總有一天，人們會(huì)“披星戴月”去上班、上學(xué)。
“閏秒是目前唯一把世界時(shí)、原子時(shí)聯(lián)系起來(lái)的有效手段，如果沒(méi)有閏秒，就意味著時(shí)間與地球自轉(zhuǎn)、太陽(yáng)位置不關(guān)聯(lián)，甚至意味著將不能通過(guò)現(xiàn)有的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間體系獲得世界時(shí)的信息。”董紹武表示，時(shí)間隸屬天文學(xué)，時(shí)間頻率屬于天文學(xué)中的天體測(cè)量與天體力學(xué)，且時(shí)間從古到今是由天文臺(tái)確定的，無(wú)法想象時(shí)間和天文學(xué)割裂。
董紹武介紹，光1秒可以走30萬(wàn)公里，因此看似很短的1秒，從地球自轉(zhuǎn)角度看卻是一件很重要的事情。與測(cè)繪相關(guān)的領(lǐng)域，以及人造衛(wèi)星、宇宙飛船的發(fā)射、導(dǎo)航、著落、回收等，都與時(shí)間緊密關(guān)聯(lián)。
“時(shí)間的定義徹底與地球自轉(zhuǎn)脫鉤未必合適。時(shí)間不僅具有物理和技術(shù)屬性，還有社會(huì)和文化屬性，同時(shí)時(shí)間是非常重要的戰(zhàn)略資源，也要考慮維護(hù)國(guó)家權(quán)益。”董紹武說(shuō)。
此外，也有人提出，閏1秒太麻煩，可以閏1分鐘、半小時(shí)、1小時(shí)。對(duì)此，董紹武表示，一些自動(dòng)化通信設(shè)備通常以秒為基本單位，直接閏1小時(shí)帶來(lái)的麻煩可能會(huì)更多。
對(duì)于如何處理世界時(shí)與原子時(shí)之間的差異，他認(rèn)為，需要進(jìn)行充分的科學(xué)論證，“而科學(xué)論證是個(gè)很?chē)?yán)謹(jǐn)?shù)倪^(guò)程，不是一蹴而就的”。
（原標(biāo)題《廢除閏秒？專(zhuān)家稱(chēng)不能一蹴而就》）
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