一秒的威力有多大？
中科院國家授時(shí)中心于北京時(shí)間7月1日7點(diǎn)59分59秒和全球同步進(jìn)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(huì)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(jī)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(tái)在內(nèi)的多個(gè)軟件基礎(chǔ)平臺(tái)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(shí)間計(jì)時(shí)一般有兩種方式，一種是類似于古代日晷法的世界時(shí)，一種是利用原子振蕩周期計(jì)算的原子時(shí)。世界時(shí)更符合人類對日出而作，日落而息的習(xí)慣，而原子時(shí)則更為精確，便于計(jì)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(shí)’的折中時(shí)標(biāo)來計(jì)算我們的時(shí)間。” 閏秒，就是為保持“協(xié)調(diào)世界時(shí)”接近于“世界時(shí)”時(shí)刻，由國際計(jì)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(shí)”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(jì)，反而給諸多系統(tǒng)帶來了煩惱，為何要費(fèi)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(jì)。但它有一個(gè)‘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(shí)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(gè)辦法就是放棄太陽時(shí)，而改用世界協(xié)調(diào)時(shí)。” 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(shí)間‘太精確’也會(huì)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(jì)時(shí)，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(shí)。” 據(jù)李海介紹，取消閏秒是否會(huì)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(jì)時(shí)并需知道全局時(shí)間的領(lǐng)域都會(huì)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(shí)鐘同步問題都有專門的設(shè)計(jì)，比如移動(dòng)通信基站多數(shù)都會(huì)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(yàn)，如果一臺(tái)計(jì)算機(jī)有幾個(gè)月不校時(shí)，它的時(shí)鐘可能會(huì)和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間差幾秒甚至更長時(shí)間。”李海向我們介紹，“為了使計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘更準(zhǔn)確，大多數(shù)計(jì)算機(jī)都會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)和采用原子鐘授時(shí)的計(jì)時(shí)中心的網(wǎng)站進(jìn)行時(shí)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(jì)算機(jī)多數(shù)都是在采用NTP進(jìn)行校時(shí)，不能正確處理閏秒調(diào)整所致的。其實(shí)這種故障只是一個(gè)編程的錯(cuò)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(shí)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(huì)在一定程度上受影響。這是因?yàn)榻^大多數(shù)操作系統(tǒng)和編程語言在設(shè)計(jì)時(shí)都沒有考慮1分鐘可能有61秒的情況。”李海補(bǔ)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(shí)候有十個(gè)臺(tái)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(gè)臺(tái)階，如果你是清醒的話，那是沒有問題的，就會(huì)多走一個(gè)臺(tái)階。但是如果你每天習(xí)慣了走十個(gè)臺(tái)階，而那時(shí)候又迷迷糊糊的話，就自然會(huì)摔一跤。” “將絕對時(shí)間和日歷時(shí)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(shí)間，比如從某一時(shí)刻開始以來的秒數(shù)，而不是多少天多少小時(shí)。” 謝正茂說：“閏秒有點(diǎn)像千年蟲的問題，在寫程序的時(shí)候有些問題不能完全考慮到，就需要對一些錯(cuò)誤的代碼進(jìn)行修改。如果不進(jìn)行修改的話，有些BUG會(huì)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(yàn)也正在豐富。” 可大致推算但無法精確預(yù)測 “因?yàn)榈厍虻淖赞D(zhuǎn)大致均勻減慢，但是地震等不規(guī)則活動(dòng)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(shí)測。”雷奕安說。 “現(xiàn)在有人在給地球的基本時(shí)間，也就是太陽日的長度波動(dòng)畫了圖，這個(gè)圖有點(diǎn)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(dòng)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(shí)和平均太陽時(shí)之間的差別大于0.9秒時(shí)就會(huì)進(jìn)行閏秒調(diào)整，而不會(huì)等著兩者之間的差別達(dá)到兩秒或者更多的時(shí)間再調(diào)整。另一方面，一年中有兩次調(diào)整閏秒的機(jī)會(huì)，分別在6月底和年底，世界協(xié)調(diào)時(shí)和平均太陽時(shí)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(huì)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(gè)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(dòng)’的。‘長度波動(dòng)’導(dǎo)致兩個(gè)時(shí)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(shí)候就會(huì)進(jìn)行一下閏秒。這就有點(diǎn)像給小孩子買衣服，小孩子長個(gè)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(shí)候就知道肯定要預(yù)備了。”（實(shí)習(xí)生 劉冰玉） |