一分鐘為什麼不是50秒（一分鐘不一定是60秒）

2023-05-08 10:00:31

圖片說明：Michel Abgrall是國家參考系統巴黎天文臺（Paris Observatory）站的主管，他監測一系列設備。上圖是他在2015年6月12日為月底出現的閏秒（leap second）做準備。圖片來源：phys.org

問：什麼時候一分鐘不是一分鐘？

答：6月30日格林威治時間（Greenwich Mean Time，GMT）23點59分，一分鐘將有61秒。

這件怪事發生的原因是閏秒。

閏秒在計時員調整高精度時鐘時發生，調整後時鐘與地球自轉同步，太陽和月球之間的引力牽引影響地球的自轉。

地球上的72.5億人中可能只有少數人知道這個變化，會為這額外的一秒做計劃的人就更少。

但是對鐘錶行業來說，這一秒非常重要，研究人員對這一秒至關重要還是應該被忽略展開了激烈討論。

地球自轉服務（Service of the Rotation of the Earth）的主管Daniel Gambis承認「添加這一秒會有問題」。地球自轉服務是國際地球自轉與參考系服務（International Earth Rotation and Reference Systems Service，IERS）的分支。它負責告知人們什麼時候應該加上這一秒。

你家壁爐架上的老座鐘不用添加閏秒。

然而，閏秒對超級鐘錶則非常重要，特別是那些用原子頻率計時的鐘表。

原子鐘中最精準的是鍶原子光晶格鍾，4月問世的最新型號的鍶原子光晶格鍾150億年才會產生一秒誤差，這比宇宙存在的時間還長。

圖片說明：對頂級鐘錶來說，例如GPS衛星和高頻交易員使用的鐘表，格林威治時間6月30日23點59分的額外一秒意義非凡。圖片來源：phys.org

實驗室以外，銫鐘和銣鍾是全球定位系統（Global Positioning System，GPS）衛星的重要組成，這些時鐘把同步信號發送給衛星導航接收器，這樣衛星導航接收器就能定位出它們在地球上的三維坐標。

大數據計算機對閏秒的反應沒有原子時鐘那麼強烈，但是它們同樣需要精確的內部計時器。

比如說，網際網路在全球範圍內把數據分成小數據包發送出去，然後在幾微秒內把這些小數據包組合起來。有些金融交易算法正是因為比競爭對手快不到一秒才能賺取利潤。

從1971年開始，我們已經加過25次閏秒來簡化協調世界時（Coordinated Universal Time，UTC），也就是格林尼治標準時間。

調還是不調

在過去15年，人們就是否應該添加閏秒進行了激烈的討論。

法國原子能委員會（Atomic Energy Commission，CEA）的Roland Lehoucq說：「持反對意見的人認為現在閏秒越來越難管理，因為很多設備都有內部時鐘。」

圖片說明：有些專家認為應該完全摒棄閏秒的概念，因為它會擾亂電腦系統。圖片來源：phys.org

「問題是電腦之間的同步。雖然它能幫我們解決問題，但有時候需要花費數天。」

Gambis說：「上一次閏秒調整在2012年6月30日，那次閏秒調整破壞了許多網際網路伺服器。澳大利亞航空公司昆士達（Qantas）的在線預訂系統「癱瘓了好幾個小時。」

巴黎天文臺時空參考系統（Time-Space Reference System，SYRTE）實驗室的原子時鐘專家Sebastien Bize說道：「是時候淘汰閏秒了。它使問題複雜化還導致錯誤。」

Gambis從原理方面論證了添加閏秒的正確性。

他反問道：「人類應該服務於科技，還是說科技應該服務人類？」

如果我們拋棄閏秒，人類計時就不再與我們居住的星球自轉完全同步了。

Gambis說：「這意味著2000年以後，協調世界時與地球自轉一周的時間會相差一個小時，」。

「進一步說，幾萬年以後，人們會在早上2點吃早餐。」（科學之家，譯審：YY Fan）

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