一分钟为什么不是50秒(一分钟不一定是60秒)(1)

图片说明:Michel Abgrall是国家参考系统巴黎天文台(Paris Observatory)站的主管,他监测一系列设备。上图是他在2015年6月12日为月底出现的闰秒(leap second)做准备。图片来源:phys.org

问:什么时候一分钟不是一分钟?

答:6月30日格林威治时间(Greenwich Mean Time,GMT)23点59分,一分钟将有61秒。

这件怪事发生的原因是闰秒。

闰秒在计时员调整高精度时钟时发生,调整后时钟与地球自转同步,太阳和月球之间的引力牵引影响地球的自转。

地球上的72.5亿人中可能只有少数人知道这个变化,会为这额外的一秒做计划的人就更少。

但是对钟表行业来说,这一秒非常重要,研究人员对这一秒至关重要还是应该被忽略展开了激烈讨论。

地球自转服务(Service of the Rotation of the Earth)的主管Daniel Gambis承认“添加这一秒会有问题”。地球自转服务是国际地球自转与参考系服务(International Earth Rotation and Reference Systems Service,IERS)的分支。它负责告知人们什么时候应该加上这一秒。

你家壁炉架上的老座钟不用添加闰秒。

然而,闰秒对超级钟表则非常重要,特别是那些用原子频率计时的钟表。

原子钟中最精准的是锶原子光晶格钟,4月问世的最新型号的锶原子光晶格钟150亿年才会产生一秒误差,这比宇宙存在的时间还长。

一分钟为什么不是50秒(一分钟不一定是60秒)(2)

图片说明:对顶级钟表来说,例如GPS卫星和高频交易员使用的钟表,格林威治时间6月30日23点59分的额外一秒意义非凡。图片来源:phys.org

实验室以外,铯钟和铷钟是全球定位系统(Global Positioning System,GPS)卫星的重要组成,这些时钟把同步信号发送给卫星导航接收器,这样卫星导航接收器就能定位出它们在地球上的三维坐标。

大数据计算机对闰秒的反应没有原子时钟那么强烈,但是它们同样需要精确的内部计时器。

比如说,互联网在全球范围内把数据分成小数据包发送出去,然后在几微秒内把这些小数据包组合起来。有些金融交易算法正是因为比竞争对手快不到一秒才能赚取利润。

从1971年开始,我们已经加过25次闰秒来简化协调世界时(Coordinated Universal Time,UTC),也就是格林尼治标准时间。

调还是不调

在过去15年,人们就是否应该添加闰秒进行了激烈的讨论。

法国原子能委员会(Atomic Energy Commission,CEA)的Roland Lehoucq说:“持反对意见的人认为现在闰秒越来越难管理,因为很多设备都有内部时钟。”

一分钟为什么不是50秒(一分钟不一定是60秒)(3)

图片说明:有些专家认为应该完全摒弃闰秒的概念,因为它会扰乱电脑系统。图片来源:phys.org

“问题是电脑之间的同步。虽然它能帮我们解决问题,但有时候需要花费数天。”

Gambis说:“上一次闰秒调整在2012年6月30日,那次闰秒调整破坏了许多互联网服务器。澳大利亚航空公司昆士达(Qantas)的在线预订系统“瘫痪了好几个小时。”

巴黎天文台时空参考系统(Time-Space Reference System,SYRTE)实验室的原子时钟专家Sebastien Bize说道:“是时候淘汰闰秒了。它使问题复杂化还导致错误。”

Gambis从原理方面论证了添加闰秒的正确性。

他反问道:“人类应该服务于科技,还是说科技应该服务人类?”

如果我们抛弃闰秒,人类计时就不再与我们居住的星球自转完全同步了。

Gambis说:“这意味着2000年以后,协调世界时与地球自转一周的时间会相差一个小时,”。

“进一步说,几万年以后,人们会在早上2点吃早餐。”(科学之家,译审:YY Fan)

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