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新聞來源:聯合早報 對于普通人來說，時間似乎是一種司空見慣的東西。而對科學家來說，如何定義時間其實是件很復雜的事情。上世紀70年代，一項國際協議確定了“世界時”和 “原子時”兩種時間計量系統。一些科學家認為，兩種時間計量標準并行是一件奇怪的事情，并且帶來了不少麻煩，因此他們呼吁廢除時間計量系統的“雙軌制”，以原子時作為單一計時標準。 
有消息稱，國際電信聯盟定于明年1月在瑞士日內瓦表決是否采納上述動議。所謂“格林尼治時間”將取消的說法就來自于此。 “世界時”來源于天文觀測 為理解取消“格林尼治時間”的說法，北京天文館館長朱進首先向記者解釋了兩種關于時間的定義。 時間的計量肯定與運動有關。古人通過對于循環往復的日出日落的觀察和體驗，可以得出“日”的概念。這對應的就是基于地球自轉的，以真實觀測到的太陽為參照的真太陽時系統。 由于地球繞太陽的公轉軌道并不是嚴格的圓軌道，而真太陽所運動的軌跡黃道與天赤道也并不重合，因此真太陽在黃道上的運動投影到赤道上一定會是不均勻的。為了定義一種均勻流逝的時間，天文學家定義了一個假想的“平太陽”，它在天赤道上勻速運動，并且跟真太陽同時經過春分點和秋分點。通過對這個假想的平太陽的觀測，建立了以地球自轉為基礎的叫做平太陽時的時間系統。 在平太陽時系統中，以平太陽連續兩次上中天（簡單地可以理解成通過觀測地點正南）的時間間隔作為一個平太陽日，據此再定義出來小時、分、秒等。由于地球的自轉，不同地理經度的地點會有不同的地方平太陽時系統，而格林尼治天文臺本初子午線（地理經度的零點）上的地方平太陽時就是格林尼治平時。在經歷了一番復雜的演化過程之后，從1948年起，國際天文學聯合會開始使用世界時來代表從子夜起算的格林尼治平太陽時。 基于物理學概念的“原子時”更精確 由于地球整體物質分布的不均勻性，天文觀測發現地球自轉周期并不均勻，而是忽快忽慢。同時，由于日、月和行星的引力和攝動，形成地球的潮汐現象。潮汐摩擦效應致使地球自轉產生長期減緩，總的趨勢是“日”越來越長，相應地“秒”也越來越長。比如恐龍時代的“日”長度要比今天的“日”長度短得多。 這就是以地球自轉運動為基礎的“世界時”的特點。 從20世紀50年代起，隨著物理學實驗技術和電子技術的發展，誕生了穩定度非常高的人工振蕩頻率標準。1967年第13屆國際度量衡大會通過決議，定義新的國際單位制秒長為位于海平面上的銫原子鐘Cs133基態的兩個超精細能級在零磁場中躍遷輻射振蕩9192631770周所持續的時間。使用這個秒長所建立的連續時間就是原子時。 原子時時刻的起點通過和世界時的比較，取為1958年1月0日世界時0時（0日即1日的前一天，實際上是1957年12月31日，相當于時間坐標的原點）。事后發現此刻的世界時和原子時存在一個0.0039秒的差異。將各成員實驗室的原子鐘讀數進行地球引力場修正，換算到地球大地水準面上，并進行比對的綜合處理，得到全球統一的國際原子時。 按這種原子時定義，1000萬年僅誤差1秒，相對精準得多。上世紀70年代的一項國際協議，確定使用“世界時”和“原子時”兩種時間計量系統。 “協調世界時”是目前日常生活中使用的時間 朱進說，世界時是以地球運轉為基礎，因此，與人的感受相一致，而原子時完全是以技術為基礎，與人的感受并不完全一致。自人類啟用原子時以來，兩種時間的偏差也在不斷加大。從1958年算起至今，世界時已經比原子時慢了34秒。 如果完全采用原子時作為時間計量的基準，由于地球自轉的長期減慢，經過一段時間的積累，將出現原子時的時間與晝夜變化不同步的問題。極端的情況是，大約在七八千年后，原子時鐘表上顯示是白天中午12點，但事實上已經是黑天了。為此，國際上又引入了協調世界時的概念。協調世界時仍以國際原子時的秒長為時間單位量度時間間隔，但通過調整時刻，使國際原子時和世界時的時刻差不要太大。從1972年起，規定它們的時刻差不超過0.9秒。通過天文觀測提供的結果，一旦預測它們的差異要超過這個限制，就人為在世界時的時刻增加或者減去一秒，稱為跳秒。 協調世界時的基礎依然是地球運動，但要與以分子振蕩頻率為基礎的原子時進行協調。協調世界時是不時地需要調整的時間計量，而原子時則是大概在幾十萬年均恒定不變的時間計量。目前我們日常生活中使用的“格林尼治時間”其實就是這種協調世界時。 取消“格林尼治時間”是個兩難問題 朱進告訴記者，現在所謂的“格林尼治時間”是否取消的問題，實際上就是協調世界時是否保留的問題。 從實用的角度考慮，民用方面還是使用引入了跳秒的協調世界時更為符合太陽升落和晝夜交替的習慣，而在衛星導航系統中，由于跳秒需要依賴實際的天文觀測，無法事先預計，因此在操作上不容易體現，目前三大衛星導航系統使用的都是基于原子時的時間系統，與民用的協調世界時存在若干整數秒的系統差異。對普通人而言，快一秒、慢一秒不會影響生活。對授時機構、通信、航天、電子等時間精度要求較高的領域而言，調校時間并不是容易的事情。 從時間本身來說，國際天文學聯合會應該是最權威的確定時間相關概念的組織。而從時間信號發布的技術層面，國際電信聯盟下屬的國際無線電咨詢委員會則起到關鍵的作用。與時間有關的組織包括國際天文學聯合會（IAU），國際電信聯盟（ITU），國際地球自轉服務（IERS）等。在時間問題上，各有關國際組織一直保持著密切的合作。 明年1月23日到2月17日期間，參加國際電信聯盟大會的代表將就是否從5年之后的12月21日開始停止協調世界時的跳秒問題進行表決，如果獲得該聯盟70%的國家的同意則將在協調世界時中取消跳秒。而更進一步的可能將是從2022年開始，協調世界時完全被基于原子時的世界時取代。 朱進表示，在協調世界時中取消跳秒的后果，從本質上說將改變我們傳統的一天（日）的概念，并在幾百年的尺度上產生人們日常使用的時間與基于地球自轉的平太陽時系統的一定差異，比如中午12點太陽的方位并不是在正南邊。目前階段，在協調世界時中取消跳秒以及用原子時取代協調世界時，對日常應用可能造成的影響以及其中的風險還沒有經過充分的研究和討論，預計在2012年初國際電信聯盟的表決中取消跳秒的決議不一定能夠獲得通過。對這個問題需要給予更多的關注，而有關的爭議也最終還是需要時間來解決。 |
