北京时间10月15日,国际计量局将在法国凡尔赛召开会议,投票表决是否取消闰秒制度。

对于普通人而言,“闰秒”似乎是一个陌生的概念。手机上的时间不会因为它发生明显变化,日常生活也几乎感受不到它的存在。但在全球科技系统中,这多出来的一秒,却曾承担着连接“人类时间”和“地球时间”的重要任务。

大到每天以万亿计的金融交易和数据交换,小到你每天都需要使用的导航与通话,现代社会越来越依赖精确、连续的时间系统。而如今,国际社会正在讨论:是否还需要继续给时间“补一秒”?

从太阳计时到原子计时,人类重新定义“一秒”

人类最早的时间概念,来自自然规律。太阳升起、落下,地球自转一周,形成了一天。很长时间里,人类以地球自转作为计量时间的基础,“一秒”也被认为是一天的固定分割。

但问题在于,地球并不是一个精准运行的时钟。受到月球引力、地球内部运动、海洋和大气变化等因素影响,地球自转速度并非完全稳定。有时候快一点,有时候慢一点。对于普通生活而言,这种变化微乎其微;但对于需要极高精度的现代科技而言,误差会不断累积。

20世纪以来,原子钟的出现改变了人类计时方式,它利用原子的振荡频率作为时间标准,稳定程度远远超过传统机械钟。1967年,第十三届国际计量大会正式将“秒”重新定义为:铯-133原子基态两个超精细能级之间跃迁所对应辐射的9192631770个周期所持续的时间。

简单来说,过去的一秒,是“地球告诉我们的时间”;如今的一秒,是“原子告诉我们的时间”。

但新的问题随之出现——原子钟走得太准,而地球自转并不完全规律,两种时间开始逐渐产生偏差。

闰秒出现:给地球自转“追赶”的机会

为了让原子时间和地球自转保持接近,人类设计出了“闰秒”制度。1972年,国际上正式启用协调世界时(UTC),并规定在必要时对时间进行调整。当原子钟记录的时间与地球自转时间相差接近0.9秒时,就通过增加一秒的方式进行修正。

这就是闰秒。

它类似于我们熟悉的闰年。闰年是在日历中增加一天,用来弥补地球绕太阳运行周期与日历年的差异;闰秒则是在时间系统中增加一秒,用来弥补原子钟与地球自转之间的差距。闰秒通常安排在6月底或12月底。当调整发生时,23时59分59秒之后,会出现一个特殊的“23时59分60秒”。1972年以来,全球已经进行了多次闰秒调整,最近一次发生在2016年12月31日。

对普通人来说,这一秒几乎不会被察觉;但对于计算机系统来说,它却并不是一个简单的变化。

为什么如今又想取消闰秒?

随着数字时代的发展,闰秒带来的麻烦逐渐显现。

过去,人类通过钟表调整时间,增加一秒并不复杂。但如今,全球大量计算机系统依靠统一、连续的时间运行。互联网服务器需要依靠时间戳记录数据,金融系统需要精确排列交易顺序,通信网络、云计算平台、卫星系统也都依赖稳定的时间同步。

然而,闰秒会让时间出现一个特殊情况:一天可能拥有“多出来的一秒”。对于人类而言,这只是一个短暂调整;但对于计算机而言,突然出现的“23时59分60秒”可能成为程序需要处理的异常情况。

过去,一些互联网服务曾因闰秒调整出现运行异常。在2012年的闰秒调整中,全球航空订票系统Amadeus Altéa出现故障,部分航空公司的值机系统受到影响,工作人员不得不采取人工方式办理部分乘客登机手续。

2016年底的闰秒调整后,云计算服务商Cloudflare的DNS系统也曾出现异常。由于程序默认“时间不会倒退”,闰秒调整造成的时间变化触发了软件漏洞,导致部分域名解析请求失败。虽然各大科技企业已经积累了应对经验,但随着全球数字系统规模不断扩大,许多机构认为,继续采用闰秒制度会增加不必要的技术风险。

另一个原因,是未来可能出现“负闰秒”。长期以来,地球自转整体趋势是逐渐变慢,因此人类主要通过“增加一秒”来修正时间。但近年来,科学观测发现,地球自转速度存在波动,未来理论上可能出现需要“减去一秒”的情况。相比增加一秒,减少一秒对现有计算机系统而言更加复杂,因为全球系统此前从未真正经历过负闰秒调整。

取消闰秒,时间会发生什么变化?

如果闰秒制度被取消,并不意味着我们的生活会突然“少一秒”。手机显示的时间不会改变,日常使用的北京时间、世界各地标准时间仍会保持正常运行。

变化主要发生在国际时间标准层面:未来,协调世界时将不再频繁通过闰秒追赶地球自转,而允许两者之间逐渐产生更大的差异。根据相关提案,协调世界时(UTC)与世界时(UT1)之间的最大差异将被允许放宽至3600秒,也就是1小时。

有人可能会问:如果几百年后,两种时间差距越来越大怎么办?科学界认为,这属于长期问题。未来可以通过其他方式进行调整,而不必继续依靠每隔几年增加一秒这种方式。

从某种意义上说,取消闰秒并不是放弃自然时间,而是现代科技社会在寻找一种更适合数字时代的时间管理方式。从古代的日晷,到机械钟表,再到如今精准到纳秒级的原子钟,人类一直在探索如何记录时间。闰秒的诞生,是为了让冰冷精准的原子时间与地球的自然节律保持联系;而取消闰秒,则是为了让全球数字系统运行得更加稳定。

文|记者 范晗越
题图|视觉中国

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