一秒的威力有多大？
中科院國家授時中心于北京時間7月1日7點59分59秒和全球同步進行閏秒調(diào)整，我們的生活中出現(xiàn)了7∶59∶60的特殊現(xiàn)象。閏秒調(diào)整會對我們的生活產(chǎn)生什么影響？ 澳洲航空公司及維珍澳大利亞航空公司使用的辦理乘客登機手續(xù)系統(tǒng)發(fā)生故障，數(shù)千名澳航旅客受困。Reddit、Gawker、LinkedIn、Foursquare和Yelp等網(wǎng)站全數(shù)崩潰。包括Liunx操作系統(tǒng)和Java應(yīng)用平臺在內(nèi)的多個軟件基礎(chǔ)平臺相繼出故障。 擊垮全球網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，僅僅只需一秒鐘，它的名字叫“閏秒”。 閏秒調(diào)整具有必要性 “我們的時間計時一般有兩種方式，一種是類似于古代日晷法的世界時，一種是利用原子振蕩周期計算的原子時。世界時更符合人類對日出而作，日落而息的習(xí)慣，而原子時則更為精確，便于計算。”北京大學(xué)物理學(xué)院副教授雷奕安解釋說，“因此，1972年便產(chǎn)生一種稱為‘協(xié)調(diào)世界時’的折中時標(biāo)來計算我們的時間。” 閏秒，就是為保持“協(xié)調(diào)世界時”接近于“世界時”時刻，由國際計量局統(tǒng)一規(guī)定在年底或年中(也可能在季末)對“協(xié)調(diào)世界時”增加或減少1秒。 然而，增加的這1秒我們似乎并沒有什么感覺，幾乎可以忽略不計，反而給諸多系統(tǒng)帶來了煩惱，為何要費力去調(diào)整？ “1秒鐘對于日常生活來說，好像覺得沒有什么，可以忽略不計。但它有一個‘累積效應(yīng)’。” 北京大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與信息系統(tǒng)研究所助理研究員謝正茂說，“如果從1972年第一次發(fā)生閏秒的時候便不調(diào)整的話，現(xiàn)在已經(jīng)有25秒的偏差了。” “取消閏秒的一個辦法就是放棄太陽時，而改用世界協(xié)調(diào)時。” 北京理工大學(xué)信息與電子學(xué)院博士生導(dǎo)師李海副研究員表示，“但是，原子時間‘太精確’也會帶來問題，例如人類早已習(xí)慣以‘日居正中’作為中午的標(biāo)準(zhǔn)，但若改用原子鐘計時，在地球越轉(zhuǎn)越慢的情況下，千年后的人類將發(fā)現(xiàn)，‘日居正中’將是下午1時。” 據(jù)李海介紹，取消閏秒是否會帶來其它不利因素，目前還不清楚，所以支持取消閏秒的國家目前還不是很多。 閏秒故障可提前防范 “閏秒對于所有需要精確計時并需知道全局時間的領(lǐng)域都會有影響，還包括天文精確測量。”雷奕安介紹道，“而各種電子設(shè)備能否很好地處理則取決于廠家有沒有考慮到閏秒這一問題。” 據(jù)李海介紹，閏秒對于通信行業(yè)影響是很小的，大多數(shù)通信設(shè)備對時鐘同步問題都有專門的設(shè)計，比如移動通信基站多數(shù)都會和GPS同步。而這次閏秒發(fā)生嚴(yán)重問題的，主要是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 “我們都有經(jīng)驗，如果一臺計算機有幾個月不校時，它的時鐘可能會和標(biāo)準(zhǔn)時間差幾秒甚至更長時間。”李海向我們介紹，“為了使計算機的時鐘更準(zhǔn)確，大多數(shù)計算機都會通過網(wǎng)絡(luò)和采用原子鐘授時的計時中心的網(wǎng)站進行時間校準(zhǔn)，而校準(zhǔn)的通信協(xié)議叫NTP。” “出現(xiàn)閏秒故障的計算機多數(shù)都是在采用NTP進行校時，不能正確處理閏秒調(diào)整所致的。其實這種故障只是一個編程的錯誤，完全是可以避免的。不僅僅是這次閏秒發(fā)生嚴(yán)重問題的Linux和Java，其實大多數(shù)操作系統(tǒng)和編程語言都無法表示閏秒。包括我們使用的Windows也會在一定程度上受影響。這是因為絕大多數(shù)操作系統(tǒng)和編程語言在設(shè)計時都沒有考慮1分鐘可能有61秒的情況。”李海補充說。 為了形象地解釋原因，謝正茂打比方說：“比如你住在二樓，每天出門的時候有十個臺階，每天這么走已經(jīng)習(xí)慣了。有一天突然出現(xiàn)了十一個臺階，如果你是清醒的話，那是沒有問題的，就會多走一個臺階。但是如果你每天習(xí)慣了走十個臺階，而那時候又迷迷糊糊的話，就自然會摔一跤。” “將絕對時間和日歷時間區(qū)別開就可以解決這一問題。”雷奕安告訴我們，“關(guān)鍵設(shè)備可以采用精確的絕對時間，比如從某一時刻開始以來的秒數(shù)，而不是多少天多少小時。” 謝正茂說：“閏秒有點像千年蟲的問題，在寫程序的時候有些問題不能完全考慮到，就需要對一些錯誤的代碼進行修改。如果不進行修改的話，有些BUG會造成比較大的問題。不同的是，閏秒發(fā)生得比較頻繁，不像千年蟲一千年才發(fā)生一次，所以在這方面，人們應(yīng)對的經(jīng)驗也正在豐富。” 可大致推算但無法精確預(yù)測 “因為地球的自轉(zhuǎn)大致均勻減慢，但是地震等不規(guī)則活動對地球自轉(zhuǎn)也有影響，因此閏秒不是非常規(guī)律的，需要實測。”雷奕安說。 “現(xiàn)在有人在給地球的基本時間，也就是太陽日的長度波動畫了圖，這個圖有點像五線圖，大體上有一定的趨勢。”謝正茂告訴我們，“像70年代閏秒的長度波動現(xiàn)象就比較大，兩千年以后開始趨于平緩。” 李海說：“通常，當(dāng)世界協(xié)調(diào)時和平均太陽時之間的差別大于0.9秒時就會進行閏秒調(diào)整，而不會等著兩者之間的差別達到兩秒或者更多的時間再調(diào)整。另一方面，一年中有兩次調(diào)整閏秒的機會，分別在6月底和年底，世界協(xié)調(diào)時和平均太陽時之間的差別變化非常緩慢，一年內(nèi)的變化通常不足0.5秒，而不會突然由不足0.9秒一躍到兩秒或者更多。” “我們需要區(qū)分閏秒和閏秒現(xiàn)象這兩個不同的概念。”謝正茂提醒說，“閏秒現(xiàn)象是用來形容‘太陽日長度波動’的。‘長度波動’導(dǎo)致兩個時間出現(xiàn)偏差，偏差每天都在發(fā)生，并產(chǎn)生累積。當(dāng)累積到0.9秒的時候就會進行一下閏秒。這就有點像給小孩子買衣服，小孩子長個兒了，以前的衣服就不能穿了，你需要給他換大一號的衣服，雖然你沒法提前很久預(yù)測，但是到了差不多時候就知道肯定要預(yù)備了。”（實習(xí)生 劉冰玉） |