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整，我們的生活中出現了7∶59∶60的特殊現象。閏秒調整會對我們的生活產生什么影響？

    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系統發生故障，數千名澳航旅客受困。Reddit、Gawker、LinkedIn、Foursquare和Yelp等網站全數崩潰。包括Liunx操作系統和Java應用平臺在內的多個軟件基礎平臺相繼出故障。

    擊垮全球網絡系統，僅僅只需一秒鐘，它的名字叫“閏秒”。

    閏秒調整具有必要性

    “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，日落而息的習慣，而原子時則更為精確，便于計算。”北京大學物理學院副教授雷奕安解釋說，“因此，1972年便產生一種稱為‘協調世界時’的折中時標來計算我們的時間。”

    閏秒，就是為保持“協調世界時”接近于“世界時”時刻，由國際計量局統一規定在年底或年中(也可能在季末)對“協調世界時”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，反而給諸多系統帶來了煩惱，為何要費力去調整？

    “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’。” 北京大學網絡與信息系統研究所助理研究員謝正茂說，“如果從1972年第一次發生閏秒的時候便不調整的話，現在已經有25秒的偏差了。”

    “取消閏秒的一個辦法就是放棄太陽時，而改用世界協調時。” 北京理工大學信息與電子學院博士生導師李海副研究員表示，“但是，原子時間‘太精確’也會帶來問題，例如人類早已習慣以‘日居正中’作為中午的標準，但若改用原子鐘計時，在地球越轉越慢的情況下，千年后的人類將發現，‘日居正中’將是下午1時。”

    據李海介紹，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。”

    據李海介紹，閏秒對于通信行業影響是很小的，大多數通信設備對時鐘同步問題都有專門的設計，比如移動通信基站多數都會和GPS同步。而這次閏秒發生嚴重問題的，主要是網絡系統。

    “我們都有經驗，如果一臺計算機有幾個月不校時，它的時鐘可能會和標準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確，大多數計算機都會通過網絡和采用原子鐘授時的計時中心的網站進行時間校準，而校準的通信協議叫NTP。”

    “出現閏秒故障的計算機多數都是在采用NTP進行校時，不能正確處理閏秒調整所致的。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生嚴重問題的Linux和Java，其實大多數操作系統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。這是因為絕大多數操作系統和編程語言在設計時都沒有考慮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，每天這么走已經習慣了。有一天突然出現了十一個臺階，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別開就可以解決這一問題。”雷奕安告訴我們，“關鍵設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，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，閏秒發生得比較頻繁，不像千年蟲一千年才發生一次，所以在這方面，人們應對的經驗也正在豐富。”

    可大致推算但無法精確預測

    “因為地球的自轉大致均勻減慢，但是地震等不規則活動對地球自轉也有影響，因此閏秒不是非常規律的，需要實測。”雷奕安說。

    “現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象就比較大，兩千年以后開始趨于平緩。”

    李海說：“通常，當世界協調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整。另一方面，一年中有兩次調整閏秒的機會，分別在6月底和年底，世界協調時和平均太陽時之間的差別變化非常緩慢，一年內的變化通常不足0.5秒，而不會突然由不足0.9秒一躍到兩秒或者更多。”

    “我們需要區分閏秒和閏秒現象這兩個不同的概念。”謝正茂提醒說，“閏秒現象是用來形容‘太陽日長度波動’的。‘長度波動’導致兩個時間出現偏差，偏差每天都在發生，并產生累積。當累積到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測，但是到了差不多時候就知道肯定要預備了。”（實習生 劉冰玉）