圖為中國(guó)計(jì)量科學(xué)院首席研究員李天初院士在守時(shí)實(shí)驗(yàn)室（新華網(wǎng)發(fā)）

2015年1月5日國(guó)際地球自轉(zhuǎn)局(IERS)發(fā)布公告, 全世界將在2015年6月30日實(shí)施一次正閏秒。地處東八區(qū)的中國(guó)(北京)時(shí)間將在7月1日早8時(shí)增加1秒，屆時(shí)全國(guó)的鐘表將調(diào)慢一秒鐘。

閏秒的由來(lái)：兩種時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)存差異

時(shí)間是人類(lèi)最早認(rèn)知的自然現(xiàn)象之一?；诘厍蜃赞D(zhuǎn)的時(shí)標(biāo)屬于天文時(shí)。20世紀(jì)中葉, 科學(xué)家提出利用量子現(xiàn)象測(cè)量時(shí)間，即原子時(shí)或原子秒。1967年, 國(guó)際計(jì)量大會(huì)決定用原子秒取代天文秒。

由于國(guó)際原子時(shí)是基于銫原子振蕩周期確定的，因此相對(duì)恒定不變，而天文時(shí)則取決于地球自轉(zhuǎn)的速率，會(huì)因地球自轉(zhuǎn)速度的變化而變化。隨著時(shí)間推移，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)兩者逐漸出現(xiàn)了偏差, 且漸行漸遠(yuǎn)。

為了解決兩者的不一致，“協(xié)調(diào)世界時(shí)”應(yīng)運(yùn)而生。1971年國(guó)際電信聯(lián)盟通過(guò)決議，設(shè)立協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC）作為全世界通用的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。

中國(guó)計(jì)量科學(xué)院首席研究員李天初院士介紹說(shuō)，協(xié)調(diào)世界時(shí)是一種原子時(shí)和天文時(shí)的“折中”時(shí)標(biāo)，可以視為一種“妥協(xié)”的結(jié)果。

據(jù)了解，設(shè)在法國(guó)巴黎的國(guó)際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織通過(guò)原子時(shí)與天文時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng)兩者之差達(dá)到0.9秒時(shí),就向全世界發(fā)布公告，會(huì)在下一個(gè)6月或12月最后一天的最后一分鐘，對(duì)協(xié)調(diào)世界時(shí)撥快或撥慢1秒, 這就是“閏秒”。

北京處于東八時(shí)區(qū)，中國(guó)將在7月1日7∶59∶59后面增加1秒，于是就有了7∶59∶60的特殊現(xiàn)象。而英國(guó)是零時(shí)區(qū)，將在6月30日最后1秒實(shí)施閏秒。

據(jù)李天初院士介紹，自1972年協(xié)調(diào)世界時(shí)正式使用至今,全球已經(jīng)進(jìn)行了25次正閏秒調(diào)整，協(xié)調(diào)世界時(shí)一共增加了35秒。上一次閏秒發(fā)生在2012年，今年6月30日即將進(jìn)行的是第26次閏秒，而且還是正閏秒。

閏秒負(fù)面影響漸顯 取消成科學(xué)界共識(shí)

盡管閏秒是按照國(guó)際地球自轉(zhuǎn)局公告的全世界統(tǒng)一行動(dòng)，但近些年來(lái)，關(guān)于閏秒是否有存在的價(jià)值，能否取消閏秒的爭(zhēng)議一直備受關(guān)注。

李天初院士指出，地球的自轉(zhuǎn)速率快或慢無(wú)法預(yù)測(cè)，過(guò)去幾十年來(lái)，地球的轉(zhuǎn)速是呈現(xiàn)變慢的趨勢(shì)，但是未來(lái)怎樣仍不確定，這致使閏秒沒(méi)有規(guī)律可循, 不能自動(dòng)實(shí)施, 只能依靠人工干預(yù)。

一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題是，閏秒不但耗費(fèi)人力物力, 而且存在誤操作的風(fēng)險(xiǎn)。在眾多領(lǐng)域，特別是新近發(fā)展的許多現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中，閏秒反而顯示了負(fù)面作用。比如，飛船1秒鐘要飛行將近8公里, 如果無(wú)規(guī)律的差了1秒, 可能造成飛船偏離原定軌道, 安全受到威脅。

“閏秒的負(fù)面作用被忽視了。”李天初院士表示，目前沒(méi)有實(shí)例證實(shí)取消閏秒會(huì)帶來(lái)有害影響，而且物理學(xué)家和天文學(xué)家都普遍認(rèn)為閏秒并無(wú)價(jià)值，科學(xué)界普遍認(rèn)同取消閏秒。

實(shí)際上，對(duì)普通人而言，使用的時(shí)間和日出日落相差幾分鐘、甚至幾個(gè)小時(shí)幾乎不會(huì)帶來(lái)顯著不便，比如烏魯木齊的日落時(shí)間要比內(nèi)地晚2個(gè)小時(shí)。而且以GPS、北斗為代表的高準(zhǔn)確時(shí)間頻率應(yīng)用也不需要閏秒。

涉及時(shí)間頻率的兩個(gè)國(guó)際組織：國(guó)際計(jì)量局（BIPM）和國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)也分別研究了取消閏秒的可行性。2007年國(guó)際計(jì)量組織多數(shù)通過(guò)了取消閏秒的建議，國(guó)家質(zhì)檢總局代表中國(guó)支持取消閏秒。國(guó)際電信聯(lián)盟將在2015年下半年就取消閏秒進(jìn)行表決,代表中國(guó)的工信部已經(jīng)就取消閏秒取得共識(shí)，將投票支持取消閏秒。

盡管中國(guó)堅(jiān)定的傾向取消閏秒，但仍有個(gè)別國(guó)家對(duì)取消閏秒持保留態(tài)度。但在李天初院士看來(lái)，取消閏秒是大勢(shì)所趨，可以預(yù)見(jiàn)，無(wú)論國(guó)際電信聯(lián)盟今年下半年的會(huì)議能否通過(guò)取消決議，世界各國(guó)終將達(dá)成共識(shí)，閏秒也終將成為歷史。

時(shí)間將越來(lái)越準(zhǔn) 中國(guó)原子鐘勇立世界潮頭

協(xié)調(diào)世界時(shí)是由國(guó)際計(jì)量局(BIPM)主導(dǎo)世界各國(guó)原子時(shí)合作的產(chǎn)物，它產(chǎn)生的其中一個(gè)重要步驟，就是利用包括中國(guó)計(jì)量院在內(nèi)的8個(gè)國(guó)家計(jì)量院所保存的“世界最準(zhǔn)”的銫原子噴泉基準(zhǔn)鐘進(jìn)行校準(zhǔn), 產(chǎn)生國(guó)際原子時(shí)(TAI)。

中國(guó)的國(guó)家秒長(zhǎng)基準(zhǔn)裝置是中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院研制的NIM5銫噴泉鐘，它與原子時(shí)標(biāo)UTC(NIM)共同作為我國(guó)的時(shí)間頻率基準(zhǔn)，是我國(guó)時(shí)間頻率計(jì)量體系的源頭，其基本作用就是保持時(shí)間的連續(xù)運(yùn)行，產(chǎn)生和保持高度準(zhǔn)確和穩(wěn)定的國(guó)家統(tǒng)一使用的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間——北京時(shí)間。

可以說(shuō)，中國(guó)計(jì)量院的NIM5銫原子噴泉國(guó)家秒長(zhǎng)基準(zhǔn)和國(guó)家時(shí)標(biāo)基準(zhǔn)，不但為協(xié)調(diào)時(shí)世界時(shí)貢獻(xiàn)數(shù)據(jù)，擁有話(huà)語(yǔ)權(quán), 而且通過(guò)參與對(duì)其校準(zhǔn)而具有了表決權(quán)！

據(jù)了解，正在研制的NIM6預(yù)計(jì)2017年完成，屆時(shí)準(zhǔn)確度會(huì)達(dá)到6000萬(wàn)年不差一秒。

更準(zhǔn)確地測(cè)量時(shí)間頻率，是時(shí)間頻率研究的永恒主題。據(jù)悉，現(xiàn)行的秒定義在微波頻段，而光學(xué)頻率比微波高10000倍，工作在光學(xué)頻率的光鐘比微波銫噴泉鐘有更好的穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度潛力。國(guó)際主要發(fā)達(dá)國(guó)家正在研制各種基于不同原理的光鐘，準(zhǔn)備在2019年討論修改秒定。

據(jù)李天初院士透露，中國(guó)計(jì)量院從2005年開(kāi)始研制鍶原子光晶格鐘，以應(yīng)對(duì)2019年國(guó)際關(guān)于修改秒定義的討論。這臺(tái)鍶光晶格鐘今年會(huì)獲得第一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在今年9月召開(kāi)的國(guó)際時(shí)間頻率咨詢(xún)委員會(huì)上將展示中國(guó)計(jì)量院光鐘研究的進(jìn)展。未來(lái)，國(guó)際修改秒長(zhǎng)定義，中國(guó)一定會(huì)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。（凌紀(jì)偉）