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为什么闰秒调整将从 2035 年开始暂停

  • 2022-12-15
    北京
  • 本文字数:2257 字

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为什么闰秒调整将从2035年开始暂停

国际计量局(BIPM)于周五在法国凡尔赛召开会议,呼吁暂停“闰秒”,“闰秒”指的是偶尔会在协调世界时(UTC)运行的时钟上增加一段小跳跃,以保持 UTC 与地球自转同步。从 2035 年起,闰秒将被废弃 100 年左右,而且很可能永远也不会回归了。专家解释了暂停“闰秒”原因。


国际计量局(BIPM)于周五在法国凡尔赛召开会议,呼吁暂停“闰秒”,“闰秒”指的是偶尔会在协调世界时(UTC)运行的时钟上增加一段小跳跃,以保持 UTC 与地球自转同步。


从 2035 年起,闰秒将被废弃 100 年左右,而且很可能永远也不会回归了。随着数字世界的兴起,这个问题变得越来越紧迫和严重,现在是时候确切地解决这个问题了。


为什么会有闰秒?


追溯到 1972 年,当时高精度原子钟的出现暴露了这样一个事实,那就是一天的长度并不是 86400 标准秒长(即 24 小时,每小时 3600 秒)。


这种差异虽只有几毫秒,但却会不可避免地累积。最终,太阳会在“午夜”时出现在头顶,这是计量学家(研究测量科学的人)决心阻止的一种侮辱。更复杂的是,地球的自转,以及一天的长度,实际上是不稳定且无法提前预测的。


最终的解决方案是闰秒:在 12 月底和 / 或 6 月底临时实施 1 秒修正。闰秒是为了确保我们都使用的计时系统,协调世界时(UTC),与地球跟踪替代方案世界时(UT1)的时间差不超过 0.9 秒。


但这一切都发生在计算机统治地球之前。闰秒最初被提出时是一种优雅的解决方案,但当涉及到软件实现时,它却变成了恶魔。


这是因为闰秒是一种突变,它严重破坏了软件中用来表示时间的关键假设。诸如时间永不重复、静止不动或倒退等基本概念,以及其他古怪的概念,例如每分钟恰好持续 60 秒,都会存在风险。


跃入险境


问题:还有什么比混用计算机和闰秒更糟糕的吗?答案:将数十亿台互联的联网计算机混合在一起,所有这些计算机都试图在(理论上)同一时间执行闰秒跳跃,其中许多计算机都会以各种各样的方式失败。


情况变得更好了:大多数计算机都在从网络本身了解即将到来的闰秒。更妙的是,几乎所有人都在通过互联网与其他称之为时间服务器的计算机通信,并相信这些计算机提供的计时信息,从而不断地同步他们的内部时钟。


想象一下这样的场景:在闰秒狂跳期间,一些时间服务器所在的计算机可能会出错,但依赖于它们的客户端计算机并不知道这一点。或者它们可能是对的,但客户端计算机软件不相信它们。或者,客户端和服务器计算机都会跳跃,但时间略有不同,因此软件会变得混乱。或者,也许一台计算机从未收到跳跃正在发生的消息,什么也不做,最终比世界其他地方领先了一秒。


在对 2016 年最后一次闰秒事件的计时数据分析中,我们可以看到所有这些情况以及更多的内容。


随着时间的推移,计算机的混乱会影响网络系统的方式不胜枚举,难以描述。已经有记录表明,最近的闰秒事件造成了严重中断和影响。


但更广泛地说,考虑一下我们世界所赖以运行的网络化关键基础设施,包括电网、电信系统、金融系统,以及航运和航空中的防撞服务等。其中许多都依赖于毫秒级甚至纳秒级的精确计时。一秒钟的错误可能会产生巨大的甚至致命的影响。



俄罗斯投票反对放弃闰秒的决定,部分原因是这将需要对其全球导航卫星系统 GLONASS 进行重大更新,该系统包含了闰秒。Shutterstock


时间到了!


由于认识到以计算机为基础的世界的成本在不断增加,从 2015 年起,取消闰秒的想法就被提上了日程。


国际电信联盟(International Telecommunications Union)是管理闰秒的标准机构,几次拒绝了这一决定。但压力在多个方面持续增加,包括来自谷歌和 Meta(前 Facebook)等主要科技公司的压力。


参与投票的大多数国际参与者,包括美国、法国和澳大利亚,都支持最近就取消闰秒的决定。


凡尔赛宫的决定并不是要放弃让日常计时(UTC)与地球保持一致的想法。这更多是承认当前闰秒系统的弊端太大,而且越来越严重了。我们需要在真正糟糕的事情发生之前阻止它!


好消息是,我们有能力等待建议的 100 年左右。在这段时间里,差异可能会增加到一分钟,但如果你考虑到我们每年对夏令时的忍受程度,那就不是什么事了。其逻辑是,通过现在就放弃闰秒,我们可以避免其危险,并留出充足的时间来找出破坏性更小的方法来保持时间一致。


我们如何处理这个问题呢?


一种极端的方法是完全采用抽象的时间定义,放弃时间与地球运动之间长期存在的联系。另一种方法是进行比一秒钟更大的调整,但频率要低得多,而且要有更好的准备来限制危险,也许是在软件已经发展到了超越缺陷的时代。


在确定新方法之前,我们愿意让事情发展到什么程度,有它自己的最后期限:国际计量局(BIPM)的下一次会议定于 2026 年举行。与此同时,在 2035 年之前,我们将一直使用闰秒。


由于近几十年来地球自转速度出人意料地开始加快,下一个闰秒可能会首次涉及减少一秒来加快 UTC,而不是增加一秒以减慢 UTC。


基于这种场景的软件基本上已经到位,但从未在野外进行过测试,所以请准备好跳入未知。


原文链接:


https://theconversation.com/its-time-out-for-leap-seconds-an-expert-explains-why-the-tiny-clock-adjustments-will-be-paused-from-2035-194922


声明:本文为 InfoQ 翻译,未经许可禁止转载。


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