圖①：中科院國家授時中心工作人員檢測國際原子時、協調世界時等設備。
本報記者 姜 峰攝
圖②：銫原子鐘。
張首剛提供
編者的話
今天是2016年的最後一天。此時的您，或許正整理2016年的記憶，也或許正繪製2017年的規劃。但您是否想過，如果沒有時間的計量，便無所謂新一年、舊一年，這樣一個辭舊迎新的儀式也就無從談起。
早在人類文明誕生之初，人類便開始通過對時間的計量來描述萬事萬物的變化，並由此誕生了一系列精度越來越高的計時器具。明天將會出現的閏秒便是兩種計時系統之間協調時間差的現象。
閏秒如何産生？有何意義？對我們有什麼影響？讓我們走進中科院國家授時中心，聽“時間守護人”講講他們眼中的時間和閏秒。
冬日的清早，53歲的董紹武又一次走進時間基準實驗室，像往常無數個寒暑一樣，監測起設備的運作狀況。
1983年從西安電子科技大學畢業，他在中科院國家授時中心已整整工作了33個年頭。規律的工作節奏，如同實驗室內的國際原子時、協調世界時、北京時間等時間測量比對設備上跳動的數字一樣，分秒不差。
“別小看這幾臺設備，所有中國人的時間，都是從咱們身旁的機器裏發出的。”如今已是時間基準實驗室主任的董紹武嘴角一揚，對記者説，“標準時間的産生、保持、國際比對，提供信號應用，也就是授時，這些就是我的日常工作。”
中科院國家授時中心坐落在西安市臨潼區，因此也有人説，“北京時間從西安發出”。
精準，是授時人最重要的職責。“設備開起來就不能停，我們都是24小時值班。”而除了進行日常維護、展開基礎研究，擺在董紹武面前的一項重要任務，就是到了一定時期要進行“時間同步”。“閏秒”就是時間同步中的重要內容。
標準時間
既非世界時 也非原子時
“當前，全球通用兩套計時系統，一套是地球鐘，也就是世界時。”董紹武向記者介紹，世界時很好理解，這是根據地球自轉來確定的，地球自轉一圈就是一天，一天就是24小時，也就是86400秒，“然而，由於地球自轉並不均勻，有時快有時慢，就會造成走時誤差。” 董紹武介紹，目前世界時來自國際地球自轉服務中心IERS網站發佈的結果，全球有世界時聯測網。
全球通用的另一套計時系統就是原子鐘，也就是原子時。“原子時是利用原子振蕩頻率確定的時間尺度，非常穩定。”董紹武介紹，1967年，第十三屆國際計量大會正式把由銫原子鐘確定的原子時定義為國際時間標準，取代了天文學的秒長的定義，“準確來説，位於海平面上的銫133原子基態的兩個超精細能級間在零磁場中躍遷震蕩9192631770個週期所持續的時間為一個原子時秒。”
那麼問題來了：兩套計時系統就需要“對表”。
董紹武告訴記者，現在全球用的標準時間是“協調世界時”，“所謂協調世界時，是採用原子時的秒長，在時刻上與世界時時刻之差保持在正負0.9秒之內，必要時用階躍1整秒的方式，就是所謂的閏秒來調整。”因此，協調世界時既不是原子時，也不是世界時，而是兩者的結合和協調。
國際上規定兩個時間調整閏秒，一個是12月31日，一個是6月30日。董紹武介紹，閏秒全球時間同步，全球在同一時刻對本地時間同步調整，國家授時中心通過電腦程式自動完成。
2016年7月6日，巴黎國際地球自轉服務組織向全球負責標準時間測量和發播的機構發佈最新一次閏秒公告：協調世界時將在2017年1月1日實施一個正閏秒，也就是增加1秒，由於時差的原因，我國將在北京時間2017年1月1日的7時59分59秒和全球同步進行閏秒調整，屆時會出現7:59:60的特殊現象。
未來
時間計量可能再次回歸天文
“有觀測以來，地球自轉的長期大趨勢是變慢，也就是説地球自轉確定的秒，變得越來越長，因此就得讓原子時‘等’一秒，或者説‘加’一秒。”董紹武介紹，1958年1月1日零點世界時和原子時對準以來，前者現在已經比後者慢了約36秒。
“原子鐘是物理裝置，其精確度每天快慢不超過千萬分之一秒，是相對均勻的時間尺度，但是與地球的空間位置不關聯。”董紹武強調，世界時是自然屬性，更是社會屬性，雖然在均勻性上相形見絀，但與人們的日常生産生活、天文觀測、大地測量和空間活動都關係密切。因此，關於是否取消閏秒的問題，國際無線電通信大會通過決議，維持現狀。
閏秒對人們的生活有多大影響？“時間同步的時候，我這裡很忙活，但對一般老百姓而言肯定是感覺不到的。”董紹武笑言，但是這種標準時間的同步與調整，無疑對導航、通信、證券交易等事關重大。
關於未來的方向，董紹武向記者分析，將來可能會應用一些更高科技的計時系統，比如光鐘，就是通過對光學頻率的精密控制和光學頻率與微波頻率的高精度轉換，來提供超高精度的時間和頻率標準，未來新一代的“秒定義”有可能是以基於光波波段上的躍遷為標準。還有脈衝星計時，脈衝星具有超高精度的時間特徵，科學界早已提出了利用脈衝星計時的設想，“未來時間計量有可能再次回歸天文。”
■小貼士
時間度量發展歷程
人類早期原始的時間度量儀器包括影鐘、火鐘、水鐘等，其中影鐘比較典型的就是我國的日晷、古埃及綠石板影鐘等；火鐘是利用燃燒燃料的速度來計時，比如蠟鐘、香鐘、油燈鐘；而水鐘則是利用水的流動傳遞來計量時間，其中集大成者就是我國北宋時期發明的集觀測、演示和報時為一體的水運儀象臺。除此之外，還有沙漏、滴漏等，這些計時器普遍存在不夠精準的問題。
近現代以來，人類的時間度量儀器發展日新月異，先後出現了機械鐘、電子鐘，特別是包括電鐘、電晶體鐘、音叉鐘、石英鐘等在內的電子鐘，滿足了人們關於時間的需要，並且走入了大眾家庭。
近幾十年來，人類時間度量儀器不斷向高精尖發展，每100萬年才誤差一秒的原子鐘已經成為全球通用的計時系統，而光鐘甚至脈衝星計時也有望在不遠的將來出現。
本版製圖：沈亦伶
