本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点。
在人类历史的大部分时间里,我们通过行星和恒星的运动来定义时间。 一天是地球绕其轴自转一周的时间,一年是绕太阳公转一周的持续时间。 但在2012年1月,我们思考时间的方式可能会发生变化。
为了使地球运动确定的时间与原子钟测量的秒保持一致,国际地球自转和参考系统服务会在日历中插入“闰秒”。 但是,在联合国国际电信联盟(ITU)举办的明年世界无线电通信大会之后,闰秒可能会失宠。 由空间标准与创新中心的David Finkleman领导的一组天文学科学家和工程师在《美国科学家》杂志七月至八月刊上发表的一篇文章中提请人们注意这些审议。 这篇文章也可以在数学和物理科学的预印本博客 arXiv.org 上找到。
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大多数社会都需要对时间有一个普遍的定义——德克萨斯州的一分钟必须与纽约州的一分钟持续时间相同。 如果有一个非常精确的时钟,它可以定期广播时间,以帮助所有手表保持同步。 例如,在美国,国家标准与技术研究院 (NIST) 使用NIST-F1铯喷泉原子钟中铯-133原子的共振频率来保持时间,其精确度非常高,即使运行 6000 万年,NIST-F1 也不会丢失或增加一秒。
NIST-F1 是用于定义国际民用时间(称为协调世界时或 UTC)的几个国际原子钟之一,它们在这方面做得有点太好了。 事实上,原子钟实际上比地球轨道更稳定——为了使这里的时钟与天体的运动同步,计时员必须添加闰秒。 闰年的使用,即每四年在二月增加一天,将季节锁定在民用日历中的固定位置,季节是地球绕太阳公转和地球在公转时的倾斜造成的。 同样,闰秒确保地球自转 360 度所需的时间等于人类及其原子钟定义的一天。 最近,在 2008 年 12 月 31 日,通用时间被增加了一秒。
然而,自 1999 年以来,ITU 的无线电通信部门一直在提议从 UTC 的测量中消除闰秒。 尽管该组织没有参与当前闰秒系统的创建,但其监管的无线电波用于传输 UTC,这使其具有一定的影响力。
取消闰秒肯定会使 UTC 的计算更容易,但这项措施也会使天文时间与民用时间脱钩:原子钟测量的时间将逐渐偏离地球在太空中运动所计算出的时间。 最终,一年将不再是地球绕太阳公转的长度。 相反,它将相当于铯-133 原子辐射的某个周期数(精确地说,几乎是十亿亿个周期)。
如果闰秒提案获得通过,这些差异将与天文学家息息相关,他们需要跟踪两个不同的时间。 此外,仅根据原子钟的测量结果来计时将赋予时间本身不同的含义。 在数百年来让行星和月球运动定义时间之后,我们将缩小我们的尺度,转而让原子来决定时间。