閏秒那1秒成了“服務器不能承受之重”，廢除閏秒能行嗎？

近日，谷歌、微軟、Meta 和亞馬遜呼吁廢除閏秒，已得到美國國家標準與技術研究院和國際計量局贊同。國際電信聯(lián)盟決定，將于2023年世界無線電通信大會上再次對閏秒存廢議題進行研究表決。

為何要廢除閏秒？廢除閏秒是否可行？就這些問題，《中國科學報》獨家專訪了中國科學院國家授時中心研究員董紹武、中國科學院計算技術研究所研究員李煉。

無可奈何的“折中”

科學上有兩種時間計量系統(tǒng)，一種是基于地球自轉(zhuǎn)為基礎的世界時（簡稱UT）；另一種是以原子振蕩周期確定的原子時（簡稱TIA），是一種由原子鐘得出的較恒定的時制。

由于地球自轉(zhuǎn)周期不穩(wěn)定，自轉(zhuǎn)速度也不均勻，世界時測量精度有限，不能滿足一些現(xiàn)代科學技術高速發(fā)展的需要，因此，在20世紀50年代以后，它逐步被以量子物理學為基礎的原子時間頻率標準所代替。

董紹武告訴《中國科學報》，銫原子能級間躍時釋放的電磁波非常穩(wěn)定，利用穩(wěn)定周期性的電磁波來定義秒，比地球自轉(zhuǎn)定義的秒更準確穩(wěn)定。

不過，盡管原子時的時間尺度更為均勻，但世界時依然有存在的必要性。董紹武介紹，原子時與地球的空間位置不關聯(lián)，而利用地球自轉(zhuǎn)測量的世界時卻能對照太陽在空間中的位置，人們?nèi)粘Ｉ睢⑻煳挠^測、大地測量和空間活動都需要它，所以這兩套系統(tǒng)都不能偏廢。

原子時起點在1958年的1月1日0點0分0秒，隨著時間遷延，原子時和世界時兩種時間尺度的差距越來越大。為了協(xié)調(diào)，全球采用的國際標準時間是世界時和原子時的結(jié)合，即協(xié)調(diào)世界時（簡稱UTC）。

從1972年1月1日0點起，協(xié)調(diào)世界時的秒長用原子時秒長，其時刻與世界時時刻之差保持在±0.9秒之內(nèi)。當協(xié)調(diào)世界時與世界時之間的誤差超過0.9秒時，國際地球自轉(zhuǎn)服務組織會發(fā)布閏秒公告，規(guī)定全球在年底或年中統(tǒng)一行動，將協(xié)調(diào)世界時撥快或撥慢1秒。這個1秒的調(diào)整被稱為閏秒。“閏秒其實是一種無可奈何的‘折中’。”董紹武說。

不能承受之重

受閏秒影響最大的是計算機系統(tǒng)。計算機依靠精準的計時服務器展開活動，多出的1秒會導致計算機產(chǎn)生“錯亂”。

李煉介紹，計算機運行是以毫秒甚至更短的時間精度切分時間片的，在既定的子任務調(diào)度過程中觀察相對應的時間片。如果這時時間發(fā)生一些跳變，會導致一些服務器宕機、系統(tǒng)崩潰、數(shù)據(jù)紊亂，或者因機器和機器之間時間對應不一致帶來一系列問題。

閏秒曾多次給網(wǎng)絡平臺造成故障。2012年閏秒調(diào)整，國外不少知名網(wǎng)站陷入了臨時服務中斷，如社交平臺LinkedIn、社交網(wǎng)站Reddit、美國商戶點評網(wǎng)站Yelp、開源社區(qū)Mozilla等都報告了系統(tǒng)崩潰的情況，其中Reddit宕機時間超過1.5小時。Linux操作系統(tǒng)和應用編程語言Java編寫的程序也出現(xiàn)了問題。

針對閏秒問題，谷歌采取“閏秒彌補”技術，即每次更新時增加幾毫秒，最終增加至1秒，以保證服務器正常運行，但是某些部分仍然難逃“閏秒故障”。

李煉說，不同系統(tǒng)的調(diào)整方法沒有一個統(tǒng)一標準，小網(wǎng)站則更多依賴公共時間服務器，直接停1秒或者跳1秒，不會把時間切分成時間片；谷歌這些大的云服務廠商通過設置內(nèi)部的時間服務器專門調(diào)閏秒，但在調(diào)整過程中如果有突發(fā)事件，比如某些服務器宕掉了，還是會存在問題。

于是，閏秒的那1秒就成了“服務器不能承受之重”。“只要下一個閏秒還會出現(xiàn)，‘大廠’們就還得繼續(xù)面臨閏秒帶來的影響，花費額外精力去‘消除’它。”李煉說。

廢除閏秒能行嗎

面對“大廠”苦閏秒久矣的現(xiàn)狀，全球關于“廢除閏秒”的呼聲也越來越高。受訪專家認為，雖然閏秒有“副作用”，但取消閏秒的“副作用”或許更大。

有科學家做過測算，如果取消閏秒，那么大約50年后，我們使用的時間將與世界時相差約1分鐘，300年后相差10分鐘，900年后相差可達1小時。如果作息時間不變，將來總有一天，人們會“披星戴月”去上班、上學。

“閏秒是目前唯一把世界時、原子時聯(lián)系起來的有效手段，如果沒有閏秒，就意味著時間與地球自轉(zhuǎn)、太陽位置不關聯(lián)，甚至意味著將不能通過現(xiàn)有的國際標準時間體系獲得世界時的信息。”董紹武表示，時間隸屬天文學，時間頻率屬于天文學中的天體測量與天體力學，且時間從古到今是由天文臺確定的，無法想象時間和天文學割裂。

董紹武介紹，光1秒可以走30萬公里，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。與測繪相關的領域，以及人造衛(wèi)星、宇宙飛船的發(fā)射、導航、著落、回收等，都與時間緊密關聯(lián)。

“時間的定義徹底與地球自轉(zhuǎn)脫鉤未必合適。時間不僅具有物理和技術屬性，還有社會和文化屬性，同時時間是非常重要的戰(zhàn)略資源，也要考慮維護國家權(quán)益。”董紹武說。

此外，也有人提出，閏1秒太麻煩，可以閏1分鐘、半小時、1小時。對此，董紹武表示，一些自動化通信設備通常以秒為基本單位，直接閏1小時帶來的麻煩可能會更多。

對于如何處理世界時與原子時之間的差異，他認為，需要進行充分的科學論證，“而科學論證是個很嚴謹?shù)倪^程，不是一蹴而就的”。

（原標題《廢除閏秒？專家稱不能一蹴而就》）

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今年的國際計量大會，決議4 就是討論這個問題。看完三體后感覺，以目前的科學技術，還有很多技術性問題是沒有突破的。（開個玩笑）

學習了，謝謝

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