作者:吕静 倪思洁 来源:中国科学报 发布时间:2022/8/15 20:57:23
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“大厂”呼吁废除闰秒,专家:不能一蹴而就

 

近日,Google、微软、Meta 和亚马逊呼吁废除闰秒,已得到美国国家标准与技术研究院和国际计量局赞同。国际电信联盟决定将于2023年的通信大会上再次对闰秒的存废议题进行研究表决。

为何要废除闰秒?废除闰秒是否可行?日前,就这些问题,记者独家专访了中国科学院国家授时中心研究员董绍武、中国科学院计算技术研究所研究员李炼。

无可奈何的“折中”

科学上有两种时间计量系统,一种是基于地球自转为基础的世界时(简称UT),另一种则是以原子振荡周期确定的原子时(简称TIA),是一种由原子钟得出的较恒定的时制。

由于地球自转周期不稳定,自转速度也不均匀,世界时测量的精度有限,不能满足一些现代科学技术高速发展的需要。因此,在20世纪50年代以后,它逐步被以量子物理学为基础的原子时间频率标准所代替。

董绍武告诉《中国科学报》,铯原子能级间跃时释放的电磁波非常稳定,利用稳定周期性的电磁波来定义秒,会比地球自转定义的秒更准确且稳定。

不过,尽管原子时的时间尺度更为均匀,但世界时依然有存在的必要性。董绍武介绍,原子时与地球的空间位置不关联,而利用地球自转测量的世界时却能对照太阳在空间中的位置,人们日常生活、天文观测、大地测量和空间活动都需要它,所以这两套系统都不能偏废。

原子时起点在1958年的1月1日0点0分0秒,随着时间迁延,原子时和世界时两种时间尺度的差距越来越大,为了协调,全球用的国际标准时间是世界时和原子时的结合,即协调世界时(简称UTC)。

从1972年1月1日0点起,协调世界时的秒长用原子时秒长,时刻与世界时时刻之差保持在±0.9秒之内,当国际标准时间“协调世界时”与“世界时”之间的误差超过0.9秒时,国际地球自转服务组织会发布闰秒公告,规定全球在年底或年中统一行动,将“协调世界时”拨快或拨慢1秒,这个1秒的调整,就称为闰秒。“闰秒其实是一种无可奈何的‘折中’。”董绍武说。

不能承受之重

受闰秒影响最大的是计算机系统,计算机依靠精准的计时服务器展开活动,多出的这一秒会导致计算机产生“错乱”。

李炼介绍,计算机运行是以毫秒甚至更短的时间精度切分时间片,在既定的子任务调度过程中观察相对应的时间片,如果这时时间发生一些跳变,会导致一些服务器宕机、系统崩溃、数据紊乱或者机器和机器之间时间对应不一致导致的一系列问题。

闰秒曾多次给网络平台造成故障。在2012年的闰秒调整中,国外不少知名网站都陷入了临时服务中断,包括社交平台LinkedIn、社交网站Reddit、美国商户点评网站Yelp、开源社区Mozilla等都报告了系统崩溃的情况,其中Reddit宕机时间超过1个半小时。Linux操作系统和应用编程语言Java编写的程序也出现了问题。

针对闰秒问题,谷歌采取“闰秒弥补”技术,即每次更新时增加几毫秒最终增加到1秒钟,以保证服务器正常运行,但是它的某些部分仍然难逃“闰秒故障”。

李炼说,不同系统的调整方法没有一个统一的标准,小网站则是更多依赖公共时间服务器,直接停一秒或者跳一秒,不会把时间切分成时间片;谷歌这些大的云服务厂商设置内部的时间服务器专门调闰秒,但在调整过程中如果有些突发事件,比如说某些服务器宕掉了,还是会存在问题。

于是,闰秒的那一秒钟就成了“服务器不能承受之重”,“只要下一个闰秒还会出现,‘大厂’们就还得继续面临闰秒带来的影响,花费额外的精力去‘消除’它。”李炼说。

废除闰秒,能行吗?

面对“大厂”苦闰秒久矣的现状,全球关于“废除闰秒”的呼声也越来越高。受访专家认为,虽然闰秒有“副作用”,但取消闰秒的“副作用”或许更大。

有科学家做过测算,如果取消闰秒,则大约50年后,我们使用的时间将与世界时相差约1分钟,300年后相差10分钟,900年后相差可达1小时。如果我们的作息时间不变,将来总有一天,人们会“披星戴月”去上班、上学。

“闰秒是目前唯一把世界时、原子时联系起来的有效手段,如果没有闰秒,就意味着时间与地球自转、太阳的位置不关联,甚至意味着将不能通过现有的国际标准时间体系获得世界时的信息。”董绍武表示,时间隶属天文学,时间频率属于天文学中的天体测量与天体力学,且时间从古到今是由天文台确定的,无法想象时间和天文学割裂。

董绍武介绍,1秒钟光可以走三十万公里,因此看似很短的1秒,从地球自转角度看却是一件很重要的事情。

测绘领域,以及人造卫星、宇宙飞船的发射、导航、着落、回收等,都与时间紧密关联。

“时间不仅仅具有物理和技术属性,还要考虑社会和文化属性,同时时间是非常重要的战略资源,也要考虑维护国家权益,时间的定义如果彻底与地球自转脱钩未必合适。”董绍武说。

此外,也有人提出,闰一秒太麻烦,可以闰一分钟、半小时、一小时。对此,董绍武表示,一些自动化通讯设备通常以秒作为基本单位,直接润一小时可能带来的麻烦会更多。

对于该如何处理世界时与原子时之间的差异,他认为,需要进行充分的科学论证,“而科学论证是个很严谨的过程,不是一蹴而就的”。

 
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