写出《时间简史》的史蒂芬·霍金曾说,朝向终点的永恒仿佛无止境般漫长,“时间”在这个世界上的真实与虚无从来没有清晰的从属。它是概念的产物,却同时规定和解释着整个世界乃至宇宙的运转;它是天文的,也是物理的,有时则是哲学以及文学的,但另一方面,它又关系到经济、政治利益甚至国家安全。
也正是因此,面对自1884年后人类再一次决定“时间在谁一边”的机会,争论与博弈也在同时上演。1月16日至20日将在日内瓦召开的国际无线电全会上,会议代表们将投票表决是否以原子时替代世界时
别了,格林尼治时间?
下周将召开的国际无线电全会,将对闰秒的去留做出“最终审判”。如果闰秒不再,失去了时间与地球自转的联系,终有一天,原子时显示的正午,可能在午夜来临
《国际先驱导报》记者李芮发自伦敦 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,地上有一道橙色铜线,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无线电全会,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(Wayne Hanson)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。
百年格林尼治的前世今生
从伦敦塔桥乘船沿泰晤士河东行至格林尼治公园,是不少游客来伦敦的必游线路之一。航线终点的格林尼治皇家天文台,虽然依旧沿用“天文台”的习惯叫法,但早已不再担负天文测量任务,而是博物馆的一部分了。
格林尼治是伦敦东部的一个区。如果选择乘坐轻轨,从格林尼治站下车后,会穿过格林尼治的小镇,漫步进入格林尼治公园。像英格兰的很多小镇一样,格林尼治宁静又富有活力。这里每到周末都会有格林尼治市场,摆满各种各样的手工艺品和小吃。格林尼治大学部分校区也分散其间,年轻的学子给古老的公园增添了不少新鲜的气息。
以整个格林尼治公园为主体,旧皇家天文台、航海博物馆、格林尼治码头在内的整片区域,以“海事格林尼治”为主题,在1997年被联合国科教文组织列为世界文化遗产。街上随处都是航海主题的商店,从各种船舶模型,到望远镜等航海必需品,到贝壳手工艺品,应有尽有。
穿过古老的小镇,进入金色雕花大门的格林尼治公园。据说,英国有皇室成员工作、居住或由王室授权设立的机构才能享有金色雕花大门标志。格林尼治天文台始建于1675年。
当时,纬度可以通过中午太阳在天空中的角度确定,而经度位置的确定相对复杂。英王颁布法例称,“不管在哪里,为了确定所在位置的经度来精准服务于航海和天文学,我们决心在格林尼治公园内建造一座小的天文台”。
英王查理二世任命约翰·弗拉姆斯蒂德为首席皇家天文学家,完成“致力于以最热忱的关心和努力校正天体运动位置,以便能正确确定经度,使导航成为完美的艺术”的重大使命。天文建筑师克里斯托弗·雷恩设计了最初的建筑物。天文台于1676年完工。
1707年的一场海难,夺走了2000多人的生命,也再次加剧了找寻更可靠导航手段的迫切性。1714年,英国议会成立了一个由专家组成的“经度委员会”,设立高达2万英镑的巨额奖金,鼓励人们找出更好的计量方法。当时的2万英镑,相当于今天的200万英镑。
获奖者让人们足足等待了半个多世纪。不是天文学家,不是科学家也不是数学家,而是来自约克郡的一个钟表匠——约翰·哈里森。
哈里森制出的钟依靠弹簧驱动,精度很高。然而当时的第四任皇家天文学家纳威尔·马斯基林并不相信这种钟表可以比测月距法更精确,坚持进行了更多的测试。1773年,哈里森的钟表被认可,他也终于获得了议会授予的8750英镑奖金。哈里森的钟,也被称为H4海洋计时器,如今陈列在格林尼治供游人参观。
随着世界航海事业的大发展,许多国家先后建立天文台测定地方时。1884年,为了协调时间的计量和确定地理经度,25个国家的代表团在华盛顿召开国际经度会议,英国格林尼治天文台埃里中星仪所在的经线,以22票赞成、1票反对(多米尼加共和国)、2票弃权(法国和巴西)的结果,正式成为全球时间和经度计量的标准参考经线,称为0°经线或本初子午线。
此后,各国出版的地图都以这条线作为地理经度的起点,以格林尼治天文台作为“世界时区”的起点,用格林尼治的计时仪器来校准时间。格林尼治,正式成为世界“时间的守护者”,128年来它一直恪守着这一职责。
第二次世界大战前后,伦敦已成为世界著名的工业城市。战后,格林尼治地区工厂和人口剧增,空气污染严重,夜间灯光干扰对天文观测极为不利。天文台于1948年迁往英国东南沿海苏塞克斯郡的赫斯特蒙苏,又于1960年迁至剑桥。1998年,位于剑桥的皇家天文观测台关闭。如今格林尼治的旧址,是英国海事博物馆的一部分,仍被人们称为“皇家天文台”。
“皇家天文学家”的称号也依旧存在,但从1972年起,这一称号与天文台的管理分开来。担任者仍会被邀请向女王提出天文科学建议,但更多是一种荣誉。马丁·里斯勋爵自1995年起担任格林尼治的“皇家天文学家”。
2007年,皇家天文台完成了耗资1500万英镑的改建工程,建成当前世界最高水平的新天文馆,以做出重大贡献的钟表匠约翰·哈里森命名。此外,一个天文和时间画廊以及一个教育中心也同时建成,并对公众开放。
守护日不落帝国的骄傲
相对于法国人在修改时间计量上的咄咄逼人,英国显得低调得多,但反对改变的态度却十分坚定。
英国国家物理实验室NPL表示,“英国反对在协调世界时UTC中取消闰秒的提案”。纵观提交给国际电信联盟ITU的关于闰秒所引起的问题,可以看出“所报告的问题并不重大,在很多问题上可以通过改进计量方法的手段降低或根除闰秒带来的差异”。
NPL阐述了应当保持闰秒的理由。“取消闰秒意味着失去了时间与太阳的关联。无论二者间的误差有多微小,即使可能过数十年甚至上百年,这种误差也是值得注意的。”
包括英国在内的一些国家认为,依靠闰秒调节世界时和原子时的方法已经沿用了40多年,这一方法能够很好地继续发挥作用。英国认为,对于由闰秒所引发的问题,“应当依靠技术手段处理而非从根本上改变时间计量标准”。
英国皇家天文学会RAS马克·哈普古德教授说,美国提出取消闰秒的一个原因就是全球定位系统GPS无法正常工作,但这是设计问题。他们没有好好解决闰秒的问题,尽管这一问题是可以得到解决的。
哈普古德还说,1884年确立格林尼治时间为标准时间,也是美国的主张。当时美国已经使用格林尼治时间,才力主确定其成为全球通行的标准时间。“我们一直遵守规则,而规则多是美国人来制订。”
下周将召开的国际无线电全会,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。
英国人也许永远难以忘怀,格林尼治天文台从上世纪初开始,每隔一小时通过英国广播公司BBC发出信号,让全世界可以根据这一时间信号校正自己的时钟。71岁的大卫·法伊夫是地地道道的老伦敦人,格林尼治是他生活了一辈子的地方。提起这里,他总是充满自豪感。“飞驰的出租车和游船总会停在格林尼治,经线的起点——大名鼎鼎的本初子午线就在这里。”
对于很多英国人而言,格林尼治似乎已经成为英国文化的一部分,纪录了当年日不落帝国的骄傲。英国大学与技能事务大臣戴维·威利茨说,当前的这场争论似乎已经超出了科学的范畴。如果闰秒不再,失去了时间与地球自转的联系,终有一天,原子时显示的正午,可能在午夜来临。
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