地球时间的终结:为什么闰秒很重要?

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这篇文章最初发表于《大众科学》的前博客网络,并反映作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点。


编者按:今天我们有幸邀请到一位嘉宾!AiP 很高兴主持这篇由凯文·伯斯博士撰写的文章,他是纽约市立大学皇后学院的人类学教授,也是时间专家。他即将出版的书籍《时间之物:事物如何塑造时间性》(帕尔格雷夫·麦克米伦出版社)探讨了时钟和日历中隐藏的逻辑。

作为时间研究领域的专家,我偶尔会被问到我对所谓的 2012 年世界末日玛雅预言有何看法。我猜人们认为我对时间文化人类学有一些有趣的见解,并且对神秘的玛雅逻辑有一些特殊的了解。真相是,神秘的不是玛雅逻辑,而是我们自己的逻辑。2012 年几乎成为我们所知的时间文化创造中意义重大的一年。最近,全球时间系统的负责人决定将地球时间的终结推迟到 2015 年。由于关于地球时间的辩论时机,对于那些期望从象牙塔里的知识分子那里得到不屑一顾的回答的人来说,这可能会令人震惊,但我认为玛雅人可能有些道理。

玛雅历法系统由不同时长的多个周期组成。就像一组不同大小的齿轮一起嗡嗡作响,齿轮在不同的时间完成它们的周期一样,玛雅系统需要很长时间才能回到之前的状态。格里高利历 2012 年标志着玛雅系统将重新开始的时刻——旧长纪历的结束和新长纪历的开始。玛雅人非常重视这些事情,正如普鲁登斯·赖斯教授在她的著作中所表明的那样,一个周期的结束和一个新周期的开始恰逢玛雅人的政治变革。


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玛雅人并非唯一对此类敏感的文化。欧洲传统文化中的人们也对十进制数学情有独钟,因此当 2000 年临近时,人们对这个数字大肆宣传。许多人将其视为新千年的开始,尽管事实上,千年实际上直到 2001 年才开始。尽管如此,年代数字及其周期似乎仍然具有某种魔力。

但是,在所有这些历法和年代系统中,还有另一件事正在发生。隐藏在这些周期背后的是一套逻辑,它们处理时间计量中的一些基本问题。这对我们来说和对玛雅人来说都是如此。首先,月球、恒星和太阳的周期并不相等。其次,地球绕太阳公转是一个笨拙的 365.242 天。不同的文化已经提出了不同的解决方案来解决这个问题,玛雅历法只是众多解决方案之一。我们目前占主导地位的历法是由朱利叶斯·凯撒实施并由教皇格雷戈里十三世调整的,它忽略了恒星和月球周期,并通过增加一天的闰年来处理地球轨道的持续时间。

无论是古代玛雅人还是 2012 年的当代人,大多数人对时间计算系统是如何创建的知之甚少——我们只是看看我们的时钟和日历,就相信它们,而没有意识到隐藏在这些逻辑背后的天文学家和/或祭司组成的秘密集团。通过我们的时间对象,我们依靠很大程度上不为人知的专家来确保火车和其他一切都以可靠的时间运行,并确保我们知道航空公司何时不这样做。我们只需要知道如何看时钟和日历,而不是它们是如何工作的。

虽然几乎每个人都熟悉闰年的概念,但很少有人意识到地球的自转并不均匀。它会发生微小的偏差而晃动,因此,设立了一个国际机构来保持我们的时间系统与地球的“怪癖”相协调。在这个机构中,地球自转系统国际服务(IERS)绘制了地球自转图,并在必要时向国际计量局(BIPM)提出建议,将国际时间计量系统修改一秒——即闰秒。BIPM 接收来自分布在全球各地的原子钟的时间信号,然后根据这些信号计算出所谓的“协调时间”。这个创建的协调时间随后被设置为本初子午线,并作为所谓的“协调世界时”(UTC)发送回所有从事时间信号业务的人员。听到时间是人为创造的可能会令人不安,但如果考虑到相对论,空间中的每个点都有其独特的时间。从相对论的角度来看,普遍时间是一种幻觉——但却是我们社会运作所需的幻觉。

BIPM 通过遵循国际电信联盟(ITU-R)无线电通信部门制定的政策来创建时间。许多技术都依赖于时间,例如软件和 GPS,这些技术与地球偶尔的“打嗝”以及从 UTC 中不规则地插入或删除秒的情况配合不佳。由于许多软件在没有闰秒的统一时间上运行,因此要使其与 UTC 协调一致,就需要进行软件更新,随着时间的推移,这会变得昂贵。

最近 ITU-R 考虑取消闰秒将意味着地球时间的终结——实际上,地球的周期将不再对时钟所记录的时间产生影响。在这个文化创造的系统中,定义我们时间的持续时间单位是 ITU-R 的选择。秒的定义是 1900 年 1 月 0 日(实际上是 1899 年 12 月 31 日)热带年长度的 1/315,56,925.975;一天的定义是 86,400 秒;一年的定义是 365 天或 366 天(在闰年)。这项决定将意味着我们的时钟不再与地球自转相关联,我们的日历也不再与地球公转相关联——真正意义上,地球时间的终结。

在一个不可思议的巧合中,这场辩论正值玛雅长纪历的末尾展开——对于玛雅人来说,这是一个时间的结束和一个新时间的开始。一场世界末日般的巨变,很少有人会注意到,因为全球时间不再指代任何单一周期,而是完全成为一种文化创造。

所以,也许对时间敏感的玛雅人是对的,但 2012 年结束的不是世界末日,而只是我们所知道的时间。然而,由于该决定已推迟到 2015 年,假设我们正确理解了玛雅历法(这是一个很大的假设),那么我们似乎没有什么可担心的。

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