|
新聞來(lái)源:聯(lián)合早報(bào) 對(duì)于普通人來(lái)說(shuō)，時(shí)間似乎是一種司空見(jiàn)慣的東西。而對(duì)科學(xué)家來(lái)說(shuō)，如何定義時(shí)間其實(shí)是件很復(fù)雜的事情。上世紀(jì)70年代，一項(xiàng)國(guó)際協(xié)議確定了“世界時(shí)”和 “原子時(shí)”兩種時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)。一些科學(xué)家認(rèn)為，兩種時(shí)間計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)并行是一件奇怪的事情，并且?guī)?lái)了不少麻煩，因此他們呼吁廢除時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)的“雙軌制”，以原子時(shí)作為單一計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)。 
有消息稱(chēng)，國(guó)際電信聯(lián)盟定于明年1月在瑞士日內(nèi)瓦表決是否采納上述動(dòng)議。所謂“格林尼治時(shí)間”將取消的說(shuō)法就來(lái)自于此。 “世界時(shí)”來(lái)源于天文觀測(cè) 為理解取消“格林尼治時(shí)間”的說(shuō)法，北京天文館館長(zhǎng)朱進(jìn)首先向記者解釋了兩種關(guān)于時(shí)間的定義。 時(shí)間的計(jì)量肯定與運(yùn)動(dòng)有關(guān)。古人通過(guò)對(duì)于循環(huán)往復(fù)的日出日落的觀察和體驗(yàn)，可以得出“日”的概念。這對(duì)應(yīng)的就是基于地球自轉(zhuǎn)的，以真實(shí)觀測(cè)到的太陽(yáng)為參照的真太陽(yáng)時(shí)系統(tǒng)。 由于地球繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)軌道并不是嚴(yán)格的圓軌道，而真太陽(yáng)所運(yùn)動(dòng)的軌跡黃道與天赤道也并不重合，因此真太陽(yáng)在黃道上的運(yùn)動(dòng)投影到赤道上一定會(huì)是不均勻的。為了定義一種均勻流逝的時(shí)間，天文學(xué)家定義了一個(gè)假想的“平太陽(yáng)”，它在天赤道上勻速運(yùn)動(dòng)，并且跟真太陽(yáng)同時(shí)經(jīng)過(guò)春分點(diǎn)和秋分點(diǎn)。通過(guò)對(duì)這個(gè)假想的平太陽(yáng)的觀測(cè)，建立了以地球自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)的叫做平太陽(yáng)時(shí)的時(shí)間系統(tǒng)。 在平太陽(yáng)時(shí)系統(tǒng)中，以平太陽(yáng)連續(xù)兩次上中天（簡(jiǎn)單地可以理解成通過(guò)觀測(cè)地點(diǎn)正南）的時(shí)間間隔作為一個(gè)平太陽(yáng)日，據(jù)此再定義出來(lái)小時(shí)、分、秒等。由于地球的自轉(zhuǎn)，不同地理經(jīng)度的地點(diǎn)會(huì)有不同的地方平太陽(yáng)時(shí)系統(tǒng)，而格林尼治天文臺(tái)本初子午線（地理經(jīng)度的零點(diǎn)）上的地方平太陽(yáng)時(shí)就是格林尼治平時(shí)。在經(jīng)歷了一番復(fù)雜的演化過(guò)程之后，從1948年起，國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)開(kāi)始使用世界時(shí)來(lái)代表從子夜起算的格林尼治平太陽(yáng)時(shí)。 基于物理學(xué)概念的“原子時(shí)”更精確 由于地球整體物質(zhì)分布的不均勻性，天文觀測(cè)發(fā)現(xiàn)地球自轉(zhuǎn)周期并不均勻，而是忽快忽慢。同時(shí)，由于日、月和行星的引力和攝動(dòng)，形成地球的潮汐現(xiàn)象。潮汐摩擦效應(yīng)致使地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生長(zhǎng)期減緩，總的趨勢(shì)是“日”越來(lái)越長(zhǎng)，相應(yīng)地“秒”也越來(lái)越長(zhǎng)。比如恐龍時(shí)代的“日”長(zhǎng)度要比今天的“日”長(zhǎng)度短得多。 這就是以地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)的“世界時(shí)”的特點(diǎn)。 從20世紀(jì)50年代起，隨著物理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，誕生了穩(wěn)定度非常高的人工振蕩頻率標(biāo)準(zhǔn)。1967年第13屆國(guó)際度量衡大會(huì)通過(guò)決議，定義新的國(guó)際單位制秒長(zhǎng)為位于海平面上的銫原子鐘Cs133基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)在零磁場(chǎng)中躍遷輻射振蕩9192631770周所持續(xù)的時(shí)間。使用這個(gè)秒長(zhǎng)所建立的連續(xù)時(shí)間就是原子時(shí)。 原子時(shí)時(shí)刻的起點(diǎn)通過(guò)和世界時(shí)的比較，取為1958年1月0日世界時(shí)0時(shí)（0日即1日的前一天，實(shí)際上是1957年12月31日，相當(dāng)于時(shí)間坐標(biāo)的原點(diǎn)）。事后發(fā)現(xiàn)此刻的世界時(shí)和原子時(shí)存在一個(gè)0.0039秒的差異。將各成員實(shí)驗(yàn)室的原子鐘讀數(shù)進(jìn)行地球引力場(chǎng)修正，換算到地球大地水準(zhǔn)面上，并進(jìn)行比對(duì)的綜合處理，得到全球統(tǒng)一的國(guó)際原子時(shí)。 按這種原子時(shí)定義，1000萬(wàn)年僅誤差1秒，相對(duì)精準(zhǔn)得多。上世紀(jì)70年代的一項(xiàng)國(guó)際協(xié)議，確定使用“世界時(shí)”和“原子時(shí)”兩種時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)。 “協(xié)調(diào)世界時(shí)”是目前日常生活中使用的時(shí)間 朱進(jìn)說(shuō)，世界時(shí)是以地球運(yùn)轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)，因此，與人的感受相一致，而原子時(shí)完全是以技術(shù)為基礎(chǔ)，與人的感受并不完全一致。自人類(lèi)啟用原子時(shí)以來(lái)，兩種時(shí)間的偏差也在不斷加大。從1958年算起至今，世界時(shí)已經(jīng)比原子時(shí)慢了34秒。 如果完全采用原子時(shí)作為時(shí)間計(jì)量的基準(zhǔn)，由于地球自轉(zhuǎn)的長(zhǎng)期減慢，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的積累，將出現(xiàn)原子時(shí)的時(shí)間與晝夜變化不同步的問(wèn)題。極端的情況是，大約在七八千年后，原子時(shí)鐘表上顯示是白天中午12點(diǎn)，但事實(shí)上已經(jīng)是黑天了。為此，國(guó)際上又引入了協(xié)調(diào)世界時(shí)的概念。協(xié)調(diào)世界時(shí)仍以國(guó)際原子時(shí)的秒長(zhǎng)為時(shí)間單位量度時(shí)間間隔，但通過(guò)調(diào)整時(shí)刻，使國(guó)際原子時(shí)和世界時(shí)的時(shí)刻差不要太大。從1972年起，規(guī)定它們的時(shí)刻差不超過(guò)0.9秒。通過(guò)天文觀測(cè)提供的結(jié)果，一旦預(yù)測(cè)它們的差異要超過(guò)這個(gè)限制，就人為在世界時(shí)的時(shí)刻增加或者減去一秒，稱(chēng)為跳秒。 協(xié)調(diào)世界時(shí)的基礎(chǔ)依然是地球運(yùn)動(dòng)，但要與以分子振蕩頻率為基礎(chǔ)的原子時(shí)進(jìn)行協(xié)調(diào)。協(xié)調(diào)世界時(shí)是不時(shí)地需要調(diào)整的時(shí)間計(jì)量，而原子時(shí)則是大概在幾十萬(wàn)年均恒定不變的時(shí)間計(jì)量。目前我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫摹案窳帜嶂螘r(shí)間”其實(shí)就是這種協(xié)調(diào)世界時(shí)。 取消“格林尼治時(shí)間”是個(gè)兩難問(wèn)題 朱進(jìn)告訴記者，現(xiàn)在所謂的“格林尼治時(shí)間”是否取消的問(wèn)題，實(shí)際上就是協(xié)調(diào)世界時(shí)是否保留的問(wèn)題。 從實(shí)用的角度考慮，民用方面還是使用引入了跳秒的協(xié)調(diào)世界時(shí)更為符合太陽(yáng)升落和晝夜交替的習(xí)慣，而在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中，由于跳秒需要依賴(lài)實(shí)際的天文觀測(cè)，無(wú)法事先預(yù)計(jì)，因此在操作上不容易體現(xiàn)，目前三大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)使用的都是基于原子時(shí)的時(shí)間系統(tǒng)，與民用的協(xié)調(diào)世界時(shí)存在若干整數(shù)秒的系統(tǒng)差異。對(duì)普通人而言，快一秒、慢一秒不會(huì)影響生活。對(duì)授時(shí)機(jī)構(gòu)、通信、航天、電子等時(shí)間精度要求較高的領(lǐng)域而言，調(diào)校時(shí)間并不是容易的事情。 從時(shí)間本身來(lái)說(shuō)，國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)應(yīng)該是最權(quán)威的確定時(shí)間相關(guān)概念的組織。而從時(shí)間信號(hào)發(fā)布的技術(shù)層面，國(guó)際電信聯(lián)盟下屬的國(guó)際無(wú)線電咨詢委員會(huì)則起到關(guān)鍵的作用。與時(shí)間有關(guān)的組織包括國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)（IAU），國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU），國(guó)際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)（IERS）等。在時(shí)間問(wèn)題上，各有關(guān)國(guó)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(guó)際電信聯(lián)盟大會(huì)的代表將就是否從5年之后的12月21日開(kāi)始停止協(xié)調(diào)世界時(shí)的跳秒問(wèn)題進(jìn)行表決，如果獲得該聯(lián)盟70%的國(guó)家的同意則將在協(xié)調(diào)世界時(shí)中取消跳秒。而更進(jìn)一步的可能將是從2022年開(kāi)始，協(xié)調(diào)世界時(shí)完全被基于原子時(shí)的世界時(shí)取代。 朱進(jìn)表示，在協(xié)調(diào)世界時(shí)中取消跳秒的后果，從本質(zhì)上說(shuō)將改變我們傳統(tǒng)的一天（日）的概念，并在幾百年的尺度上產(chǎn)生人們?nèi)粘Ｊ褂玫臅r(shí)間與基于地球自轉(zhuǎn)的平太陽(yáng)時(shí)系統(tǒng)的一定差異，比如中午12點(diǎn)太陽(yáng)的方位并不是在正南邊。目前階段，在協(xié)調(diào)世界時(shí)中取消跳秒以及用原子時(shí)取代協(xié)調(diào)世界時(shí)，對(duì)日常應(yīng)用可能造成的影響以及其中的風(fēng)險(xiǎn)還沒(méi)有經(jīng)過(guò)充分的研究和討論，預(yù)計(jì)在2012年初國(guó)際電信聯(lián)盟的表決中取消跳秒的決議不一定能夠獲得通過(guò)。對(duì)這個(gè)問(wèn)題需要給予更多的關(guān)注，而有關(guān)的爭(zhēng)議也最終還是需要時(shí)間來(lái)解決。 |
