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00011版:天下·环球眼

国际电信联盟讨论“闰秒”存废

格林尼治时间面临生死大考

  伦敦东部有一片绿地环绕的小山丘,这里风景宜人,松鼠成群,从山顶可以眺望蜿蜒流过的泰晤士河和伦敦城。这片公园有一个全世界都熟悉的名字——格林尼治。

  随着小径上到山顶,一座古老但意义非凡的建筑便映入眼帘,这里的前身就是1675年建造的英国格林尼治天文台。低下头,地上有一道铜线,这就是大名鼎鼎的本初子午线,百年来它一直是全球时间和经度计量的标准参考经线、“世界时区”的起点。游客们往往双脚站在经线两侧拍照留念,象征着自己身跨东西两半球。

  “时间守护者”的拉锯战

  “关于‘闰秒’这件事,没人会说还有比之更麻烦的事儿了。”英国国家物理实验室(国家标准实验室)彼得·韦博利博士说。

  正是这细微误差的存在,挑起了“时间守护者”们关于时间标定的一场拉锯战。而本月16日在瑞士日内瓦召开的国际电信联盟会议,将对格林尼治时间的去留,做出“最后的审判”。

  目前全球通用的时间参考标准,是自1884年以来确立的以地球自转为依据的英国格林尼治标准时,也称“世界时”。但世界时受地球自转速度减缓影响,有一定误差。

  上世纪70年代,人们找到了更为精确的“原子时”,用原子能级跃迁振动频率计时,1000万年误差1秒,相对精准。由于“喝醉了的地球每一天都不一样长”,世界时与原子时之间会存在细微的差距。也是在那时,一项国际协议确定世界时和原子时两种时间计量系统,即“协调世界时”(UTC)。为协调两种标准,格林尼治天文台1972年引入“闰秒”概念,人工干预原子时,即在地球自转减慢致使世界时多出1秒时,把原子时拨慢1秒,反之亦然。

  “闰秒”的引入,保证了格林尼治时间的继续存在,同时也成为了科学界争论的焦点。

  美国是支持取消闰秒的主力军。国际电信联盟美国代表团主席、美国国家标准与技术研究院时频基准专家韦恩·汉森博士说,闰秒的误差修正引起了美国许多硬件以及技术上的问题,其中时间敏感系统尤为突出。“闰秒的存在,甚至让一些专家都免不了在使用全球定位系统计时时犯错误。”

  美国的要求得到了意大利、德国等十几个国家的支持,法国是最为坚定的拥护者。

  位于法国巴黎的国际计量局,主要任务就是保证世界范围内计量的统一,包括时间基准。计量局负责时间基准工作的埃莉萨·费利西塔丝博士认为,闰秒的存在对于需要一个稳定而持续的时间参考的诸多系统而言,成为了越来越大的麻烦,“它正在影响通信、互联网和金融服务体系,以及需要基于精确时间同步系统的全球导航卫星系统(GNSS)”。

  事实上,法国和英国关于“谁来守护时间”的梁子早在1884年就结下了。在当年的华盛顿国际经度会议上,法国力推“巴黎标准时间”,结果被英国的“格林尼治时间”打败。如今,多由法国人组成的国际计量局就表示,世界时间应该完全基于原子钟。

  “继续使用格林尼治时间,就等于允许世界上同时存在两个时间,”国际计量局总干事阿丽雅斯说。她还毫不客气地指出,作为主要反对者的英国,基于的是传统而非科学。

  日本也没有置身事外。他们多次向国际电信联盟提交申请,抱怨“使用闰秒调时”对国内的很多高新部门造成了困扰。

  国际电信联盟会议将对闰秒的去留做出“最终审判”。如果修改当前时间计量方式的提案获得通过,将在一个获得共识的日期之后,很可能是2017年,取消闰秒。格林尼治时间也将不复存在,原子时将成为唯一时间计量标准。

  如果提案未获通过,闰秒将得以保留,但为降低其引发的问题,可能进行一系列调整。比如,适当增加闰秒时长,这样现在每6个月调整一次的频率将可能降低至数年调整一次世界时与原子时。

  13国支持

  废除世界时

  目前,在国际电信联盟会议给出的表态名单上,16个国家中以美国为代表的13个国家赞成废除“世界时”,而中国、英国则不在此列。

  2007年,委内瑞拉总统查韦斯把该国时区从西4区调整至西4.5区。格林尼治天文台的计时专家乔纳林·贝茨评论说:“这是借题发挥的典型例子——通过改变人们的作息时间来表明自己掌控着人民的生活。我不接受把时区往后挪半个小时能带来什么实际利益的说法。”在科学家们看来,时间的问题最终并只应放在科学范畴来讨论,但心急如焚的政治家们显然不这么认为,即将到来的国际电信联盟大会践行的就是另外一套哲学:科学家们解决不了的问题,则由官员们投票决定。

  将会出现在日内瓦电信联盟大会参与讨论的、中国科学院国家授时中心时频基准实验室主任董绍武说,就他目前收到的会议方给出的名单来看,已表态的国家有16个,其中以美国为代表的支持废除世界时采用原子时的国家有13个,中国不在此列。

  而早在几年前,《泰晤士报》就曾有一则报道提到英国前首相布莱尔希望全球时区的基准点格林尼治也能在网络空间中成为时区基准点——英国人早已意识到对时间的掌控是多么的重要。

  有趣的是,当时布莱尔的理由是:目前在互联网上进行的商务活动大多使用格林尼治标准时间,但是大部分计算机时钟将互联网与电子邮件信息上的时间变更成当地时间。因为这个提议,布莱尔曾被美国人嘲讽为“妄图重新掌控世界的查理二世”——因为早在1884年,格林尼治被选为全球时区的基准点,正是鉴于英国当时在国际商务中占据的主导地位。

  技术背后的利益之争

  据英国《新科学家》杂志报道,废除世界时转而使用原子时还意味着官方时间将首次与天文意义上的地球自转脱钩。“也就是说,我们所使用的时间第一次与我们脚下的地球没有了关系,”董绍武说,秒钟、分钟和小时的长度不再与地球自转一圈的时间相关,而是完全由铯原子的振动频率来决定。

  英国皇家天文学会的罗伯特马西说:“这种变化将造成深远的文化影响。我们将割断太阳信息与钟表之间的联系。”这还将给天文学家带来影响,迫使他们花巨资修改天文望远镜的操作软件。日晷的精度会变得比现在还要差,而水手几乎不可能再使用六分仪来驾船了。

  这样的调整让有些科学家很恼火,持反对意见的董绍武就因此在无数公开场合与其他科学家争论。在中国,闰秒的信息就是经由国家授时中心通过授时系统发播出去,高精度时间需求部门通过专用定时接收机接收无线电信号,自动进行“闰秒”。董绍武对记者说,中国的相关机构都已经适应了闰秒的存在。即便是北斗导航系统,都已经做了调整。据他了解,北斗导航系统的专家也反对取消闰秒的提议。

  董绍武认为,从技术上而言,现在的国际标准时间体制可以有效运转;其次,现有的时间标准既照顾了人们的日常生活,又利用了原子时的准确秒长,因此没有必要去进行修改。如果取消闰秒,对于中国来说,其成本则可以用“巨大”来形容,“可能要几百亿”。

  这些钱都会花在哪里?董绍武解释说,成本主要涉及接收终端的设备费用,以及软件重新编制的费用。所以,和大多数科学家一样,他希望维持现状。

  而中科院上海天文台时间频率技术研究室副主任黄佩诚也曾对媒体指出,国内买了很多美国的正版软件和设备,如果修改,要给美国很多钱。他认为,可以参照千年虫时候的改造成本。“上次千年虫的时候,美国自己就花费了几十亿美元。”

  但也有科学家从同样角度认为,闰秒也会造成混乱,导致软件出问题。比如1996年的闰秒致使美联社电台的计算机播出了错误的节目。

  突破垄断

  需技术前提

  作为微小的计量单位,一秒钟鲜少能在人们的意识中留下痕迹,除非是极为特殊的情况,例如,2008年的最后一分钟就有61秒,那一年,正确的新年倒计时是“三、二、一、一”,这多出来的一秒,便是为了协调原子时和世界时误差而出现的。但在日常生活中,时间频率除了报时和校准之外,与我们息息相关的两个方面体现在电厂发电和高速通讯。

  例如,由于发电厂输送的都是交流电,要使两个电厂输送的电不相互抵消,就要求发电厂配备时标保证双方在同样的频率、同样的相位上同步发电,而时标的精确与否则取决于基准钟(原子钟)的性能。高速通讯方面也是如此,为了避免出现异地通讯“信号打架”的现象,数字信号的发射必须同步。

  但现实是,由于上世纪80年代,卫星技术与时间频率结合产生了全球卫星导航定位系统。经过短短30年的发展,以美国全球定位系统(GPS)为代表的卫星导航定位技术以惊人的速度和重要性成为现代国防重要基础技术支撑。近年来GPS更是直接进入计量、科学研究和国民经济的各个领域,甚至涉及人们的日常生活,发挥着难以估量的政治、社会和经济效益。

  由于目前全世界GPS的时间体系全部依赖美国军方原子时,并溯源到铯原子喷泉钟。美国对GPS持向全世界全面开放免费使用的政策,其潜在战略目的是要让全世界全面永久依赖GPS——业内人士普遍认为,近些年美国数次主张废除世界时使用原子时,正是基于这一利益需求。

  作为一个科学家,董绍武在谈到时间之争的利益问题时保持了一贯的谨慎,但他也坦承:“从科学角度讲,当然是国家的技术越强,说话的底气越不一样。”

  值得一提的是,对于此前有媒体所传递的“随着我国北斗卫星系统的不断完善,我国的态度也由坚决反对变得相对缓和”这一信息,董绍武予以否定,“至少我目前所了解到的,中国在这一问题上不存在态度上的任何变化,我的提案和备稿依然是反对。”

  英国百味杂陈

  在是否改变时间标准的问题上,英国政府官员反应强烈。英国负责科技事务的大臣戴维·威利茨通过媒体公开说:“这是一个从科学上看双方论据平衡的问题,但我确实感到了民族主义的暗流。”

  他提到的“论据平衡”是指,虽然闰秒会在高科技领域造成不便,但如果废除闰秒也会有一些问题。比如在若干年之后,原子钟与地球自转差异的累积会导致原子时间与人们的自然感受不一致,原子钟上标明的午夜可能是生活中的正午。

  而“民族主义”则不用说,格林尼治时间是在大英帝国全盛时期被确定为世界时间的基础,早已被许多英国人看做是民族荣耀的象征。

  英国媒体在报道相关问题时也不忘提到,海峡那边的老对手法国人当年在“国际经度会议”上反对格林尼治时间,失利后还曾单独自行使用“巴黎标准时间”。而如果废除闰秒,实际上也就是彻底摆脱格林尼治时间,时间标准的掌控权就会落入国际计量局,而这是一个设在巴黎的机构。

  威利茨说,英国将在国际电信联盟会议上全力维护格林尼治时间的地位。

  对于此次会议结果是否会影响民族骄傲,英国的科学家又有自己的看法。英国国家物理实验室现在已是英国的授时中心,该机构专家彼得·韦伯利认为,虽然此次会议结果难料,但无论如何,英国科学的骄傲不会改变。

  他在接受记者采访时说,国际电信联盟对闰秒问题是否要投票表决,这个议程尚未最后敲定。即便投票,结果也难以预料,因为在2011年的一次意见调查中,有13个国家支持废除闰秒,3个国家反对,还有100多个国家没有表态,鹿死谁手尚未可知。

  其实,即便是原子时间,也离不开英国科学家的贡献。因为正是英国国家物理实验室发明了世界上第一台精确计量原子时的铯原子钟,这项技术现在被各国的授时中心广泛使用。

  (据新华社、《国际先驱导报》)

  或许到了“世易时移”的时候。在16日到20日于日内瓦召开的国际电信联盟会议上,各国代表将讨论“闰秒”的存废。如果闰秒被废除,就意味着世界时间与大名鼎鼎的格林尼治时间彻底脱钩,完全转入原子时间的轨道。


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