由誰來守護(hù)時間

最大的時鐘

每當(dāng)收音機(jī)或電視機(jī)傳出“嘟、嘟……”的報時聲時，人們都會習(xí)慣地以此校對自己的鐘表的快慢。你有沒有想過，這一正確的時間是從哪里來的？它是由設(shè)置在天文臺的精密時鐘控制的。那么，天文臺又是怎樣知道精確時間的呢？我們都知道，地球每天自轉(zhuǎn)一周，因此，在地球人看來，天上的星星每天東升西落一次。如果把地球當(dāng)做一個大鐘，天空中的星星就好比鐘面上表示鐘點(diǎn)的數(shù)字，而星星的位置天文學(xué)家早已精確測定。而天文學(xué)家的望遠(yuǎn)鏡就好比鐘面上的指針，只是我們?nèi)粘Ｋ玫溺姳硎侵羔樲D(zhuǎn)而鐘面不動，但在地球這個大鐘上，則是指針不動，鐘面在轉(zhuǎn)動。當(dāng)某一顆星星對準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡時，天文學(xué)家就知道了此時此刻的正確時間，并用這個時間去校正天文臺的時鐘；然后在每天一定的時間，例如，整點(diǎn)時，通過電臺廣播出去。于是我們就有了可以用來校對鐘表的標(biāo)準(zhǔn)時間。

目前全世界通用的時間參考標(biāo)準(zhǔn)，是1884年確立的以地球自轉(zhuǎn)為依據(jù)的英國“格林尼治標(biāo)準(zhǔn)時”，也稱“世界時”“太陽時”。

“北京時間”

我國使用的標(biāo)準(zhǔn)時間是“北京時間”。你或許會以為，它真的是北京的地方時間。其實(shí)，北京時間是北京以東距離北京約340千米處的地方時間。大家都知道，中午12點(diǎn)時，在太陽光下的物體的影子最短。而當(dāng)收音機(jī)里播出“北京時間12點(diǎn)正”時，在北京所看到的物體影子還有點(diǎn)偏西，要再過約16分鐘后，才能見到物體的最短的影子。

我國幅員遼闊，如果沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時間，整個社會的學(xué)習(xí)、工作、生產(chǎn)、交通，方方面面的秩序就會一片混亂。但是取哪個時間為標(biāo)準(zhǔn)好呢？ 因?yàn)楸本╇x東經(jīng)120度經(jīng)線很近，而且北京是我國的首都，所以很自然的就以東經(jīng)120度的地方時間為我國的標(biāo)準(zhǔn)時間，并稱它為“北京時間”。

如何校正“時差”

隨著走出國門的人越來越多，“時差”也越來越成為人們熟悉的一個詞。當(dāng)我們在上?？吹教柹饡r，遠(yuǎn)在英國倫敦的居民則還在睡夢中，要再過8個小時才能見到太陽。如果世界各地的人們，在生活和對外交往中都采用各自的當(dāng)?shù)貢r間，這世界也會亂了套。為了既照顧到各地區(qū)的使用方便，又容易將本地的時間換算為別的地方時間，有關(guān)國際會議決定將地球表面按經(jīng)線劃分為24個區(qū)域：從南到北，每相隔經(jīng)度15度劃一個區(qū)域，這樣就有了24個時區(qū)，并且規(guī)定相鄰時區(qū)的時間相差1小時。這意味著，在同一區(qū)域內(nèi)的東端和西端的人看到太陽升起的時間最多相差不超過1小時。當(dāng)人們跨過一個時區(qū)，就將自己的時鐘校正1小時，具體地說，是向西減1小時，向東加1小時，跨過幾個時區(qū)就加或減幾小時。這樣使用起來就很方便了。

由于實(shí)際上一個國家或一個地區(qū)往往會跨著兩個或更多個時區(qū)，為了照顧到行政上的方便，經(jīng)常將一個國家或地區(qū)劃在一起。所以時區(qū)并不嚴(yán)格按南北直線來劃分， 而是按自然條件來劃分的。以我國為例，從東到西差不多橫跨5個時區(qū)，但實(shí)際上只用“東八”時區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)時間即北京時間作為全國統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時間。

“閏秒”是怎么回事

我們從小就知道，一天有24小時，1小時有60分鐘，1分鐘有60秒，學(xué)習(xí)了小學(xué)算術(shù)后又知道一天有86400秒?？墒窃趧傔^去的2012年6月30日，那一天卻有86401秒。也就是說，在那一天的最后一分鐘有61秒。天文學(xué)家為什么要給這一分鐘增加一個“閏秒”呢？

原來，地球繞自轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)并非十分嚴(yán)格的勻速轉(zhuǎn)動，它有時會像喝醉酒一樣出現(xiàn)抖動，還會受到太陽、月球和海洋潮汐的影響，這些因素都會略微減慢地球的自轉(zhuǎn)。為了彌補(bǔ)我們習(xí)以為常的世界時與科學(xué)家手中更精確的“原子時”之間越來越大的偏差，根據(jù)一項(xiàng)國際協(xié)議確立的“協(xié)調(diào)世界時”系統(tǒng)會不時地進(jìn)行調(diào)整，讓我們擁有由86401秒構(gòu)成的一天。這種調(diào)整從1972年就開始了，2012年6月30日多出的1秒已經(jīng)是協(xié)調(diào)世界時添加的第25個“閏秒”了。而且，“閏秒”也并非都添加在那一年的6月30日；2008年就添加在那一年的最后一分鐘，所以那一年正確的新年倒計時應(yīng)該是“……三、二、一、一”。讀到這里，細(xì)心的你可能會問，“原子時”又是怎么一回事呢？與我們所熟悉的由太陽或恒星相對于地球的位置來確定的世界時相比，原子時的概念要抽象得多；簡單地說，它是以物質(zhì)內(nèi)部原子運(yùn)動的特征為基準(zhǔn)的時間計量系統(tǒng)，是一種均勻的時間計量系統(tǒng)。它的精確程度已經(jīng)由1000萬年誤差1秒，提高到了每3億年只差1秒。

失之毫厘 謬以千里

其實(shí)，協(xié)調(diào)世界時在本質(zhì)上還是一種原子時，因?yàn)樗拿腴L規(guī)定要和原子時秒長相等，只是在時刻上，通過人工干預(yù)，盡量靠近世界時。設(shè)在法國巴黎天文臺的國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)中心局，每六個月都要發(fā)布公報，預(yù)告下一個可能的閏秒日期的閏秒情況，或確認(rèn)不發(fā)生閏秒。你可能會想，不就是瞬間即逝的1秒鐘嘛，何必如此小題大做？你可別小看了這“嘀嗒”一秒，如果不加以糾正，大約5000年，人類使用的時間就會和自然時間有1個小時的誤差，那時，我們習(xí)慣的烈日當(dāng)頭不再是正午12點(diǎn)，而將出現(xiàn)在下午1點(diǎn)。盡管咱們普通百姓并不在意自己的手表快了或慢了這小小的1秒，但對航天、電子通信、全球定位系統(tǒng)等領(lǐng)域而言，失之毫厘，謬以千里，幾十億分之一秒的誤差就可能導(dǎo)致重大問題。衛(wèi)星發(fā)射時，監(jiān)測系統(tǒng)1秒鐘的誤差將直接導(dǎo)致無法定位衛(wèi)星的位置。

“閏秒”的引入，保證了世界時的繼續(xù)存在，但同時也成了科學(xué)界爭論的焦點(diǎn)。美國是極力主張廢除世界時的國家，他們認(rèn)為，“閏秒”的引入會造成混亂，使全球定位系統(tǒng)GPS無法正常工作，“甚至讓一些專家都免不了在使用它時犯錯誤”。但也有科學(xué)家認(rèn)為，這是GPS本身設(shè)計上的問題；美國沒有很好地解決閏秒的問題，盡管這一問題是可以得到解決的。中國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)就已經(jīng)對此作出了調(diào)整，因此，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的專家也反對取消閏秒的提議。他們認(rèn)為，很多問題可以通過改進(jìn)計量方法來降低或根除由閏秒帶來的麻煩。

使用原子時世界將會怎樣

如果廢除世界時使用原子時，意味著我們使用的時間將不再與我們腳下的地球有任何關(guān)系；很多年以后的小學(xué)生將頂著星星月亮去上學(xué)。秒鐘、分鐘和小時的長度不再與地球自轉(zhuǎn)一周的時間相關(guān)，而是完全由銫原子的振動頻率來決定。這種割斷太陽信息與鐘表之間聯(lián)系的根本性變化，無疑將造成深遠(yuǎn)的文化影響。它也將迫使天文學(xué)家花巨資修改天文望遠(yuǎn)鏡的操作軟件，日晷的精度會變得比現(xiàn)在更差，而水手們則幾乎不可能再使用六分儀來導(dǎo)航了。

中國是反對廢除世界時的。因?yàn)閺募夹g(shù)上來說，現(xiàn)在的國際標(biāo)準(zhǔn)時間體制可以有效運(yùn)轉(zhuǎn)；它既照顧了人們的日常生活，又利用了原子時的準(zhǔn)確秒長，因此沒有必要去進(jìn)行修改。如果取消閏秒，對于中國來說，其成本可能高達(dá)幾百億元甚至更多。其中相當(dāng)一部分的錢會流向美國，因?yàn)槲覀冑徺I了很多美國的正版軟件和設(shè)備，如果要修改，就要給美國很多錢。

時間在誰一邊

看起來，這是科技需求與人類文明的矛盾，但即使是科學(xué)家也不得不承認(rèn)，干預(yù)時間的做法往往是一種政治或經(jīng)濟(jì)的博弈。事實(shí)上，法國和英國關(guān)于“由誰來守護(hù)時間”的梁子早在1884年就結(jié)下了。在當(dāng)年的華盛頓國際經(jīng)度會議上，法國力推“巴黎標(biāo)準(zhǔn)時間”，結(jié)果被英國的“格林尼治時間”打敗。如今，主要由法國人組成的國際計量局表示，世界時間應(yīng)該完全基于原子鐘。但包括英國在內(nèi)的一些國家則認(rèn)為，由閏秒所引發(fā)的問題，應(yīng)當(dāng)依靠技術(shù)手段來解決，沒必要從根本上改變時間的計量標(biāo)準(zhǔn)。英國前首相布萊爾甚至希望全球時區(qū)的基準(zhǔn)點(diǎn)格林尼治，也能成為網(wǎng)絡(luò)空間中的時區(qū)基準(zhǔn)點(diǎn)。美國媒體則譏諷他為“妄圖重新掌控世界的查理二世”。由此可見，時間在誰一邊，追究到最后就成了一個科技之外的話題。