地球時間的終結:為什麼閏秒很重要?

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這篇文章最初發表於《大眾科學》的前部落格網路,並反映作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點。


編者按:今天我們有幸邀請到一位嘉賓!AiP 很高興主持這篇由凱文·伯斯博士撰寫的文章,他是紐約市立大學皇后學院的人類學教授,也是時間專家。他即將出版的書籍《時間之物:事物如何塑造時間性》(帕爾格雷夫·麥克米倫出版社)探討了時鐘和日曆中隱藏的邏輯。

作為時間研究領域的專家,我偶爾會被問到我對所謂的 2012 年世界末日瑪雅預言有何看法。我猜人們認為我對時間文化人類學有一些有趣的見解,並且對神秘的瑪雅邏輯有一些特殊的瞭解。真相是,神秘的不是瑪雅邏輯,而是我們自己的邏輯。2012 年幾乎成為我們所知的時間文化創造中意義重大的一年。最近,全球時間系統的負責人決定將地球時間的終結推遲到 2015 年。由於關於地球時間的辯論時機,對於那些期望從象牙塔裡的知識分子那裡得到不屑一顧的回答的人來說,這可能會令人震驚,但我認為瑪雅人可能有些道理。

瑪雅曆法系統由不同時長的多個週期組成。就像一組不同大小的齒輪一起嗡嗡作響,齒輪在不同的時間完成它們的週期一樣,瑪雅系統需要很長時間才能回到之前的狀態。格里高利曆 2012 年標誌著瑪雅系統將重新開始的時刻——舊長紀曆的結束和新長紀曆的開始。瑪雅人非常重視這些事情,正如普魯登斯·賴斯教授在她的著作中所表明的那樣,一個週期的結束和一個新週期的開始恰逢瑪雅人的政治變革。


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瑪雅人並非唯一對此類敏感的文化。歐洲傳統文化中的人們也對十進位制數學情有獨鍾,因此當 2000 年臨近時,人們對這個數字大肆宣傳。許多人將其視為新千年的開始,儘管事實上,千年實際上直到 2001 年才開始。儘管如此,年代數字及其週期似乎仍然具有某種魔力。

但是,在所有這些曆法和年代系統中,還有另一件事正在發生。隱藏在這些週期背後的是一套邏輯,它們處理時間計量中的一些基本問題。這對我們來說和對瑪雅人來說都是如此。首先,月球、恆星和太陽的週期並不相等。其次,地球繞太陽公轉是一個笨拙的 365.242 天。不同的文化已經提出了不同的解決方案來解決這個問題,瑪雅曆法只是眾多解決方案之一。我們目前占主導地位的歷法是由朱利葉斯·凱撒實施並由教皇格雷戈裡十三世調整的,它忽略了恆星和月球週期,並透過增加一天的閏年來處理地球軌道的持續時間。

無論是古代瑪雅人還是 2012 年的當代人,大多數人對時間計算系統是如何建立的知之甚少——我們只是看看我們的時鐘和日曆,就相信它們,而沒有意識到隱藏在這些邏輯背後的天文學家和/或祭司組成的秘密集團。透過我們的時間物件,我們依靠很大程度上不為人知的專家來確保火車和其他一切都以可靠的時間執行,並確保我們知道航空公司何時不這樣做。我們只需要知道如何看時鐘和日曆,而不是它們是如何工作的。

雖然幾乎每個人都熟悉閏年的概念,但很少有人意識到地球的自轉並不均勻。它會發生微小的偏差而晃動,因此,設立了一個國際機構來保持我們的時間系統與地球的“怪癖”相協調。在這個機構中,地球自轉系統國際服務(IERS)繪製了地球自轉圖,並在必要時向國際計量局(BIPM)提出建議,將國際時間計量系統修改一秒——即閏秒。BIPM 接收來自分佈在全球各地的原子鐘的時間訊號,然後根據這些訊號計算出所謂的“協調時間”。這個建立的協調時間隨後被設定為本初子午線,並作為所謂的“協調世界時”(UTC)傳送回所有從事時間訊號業務的人員。聽到時間是人為創造的可能會令人不安,但如果考慮到相對論,空間中的每個點都有其獨特的時間。從相對論的角度來看,普遍時間是一種幻覺——但卻是我們社會運作所需的幻覺。

BIPM 透過遵循國際電信聯盟(ITU-R)無線電通訊部門制定的政策來建立時間。許多技術都依賴於時間,例如軟體和 GPS,這些技術與地球偶爾的“打嗝”以及從 UTC 中不規則地插入或刪除秒的情況配合不佳。由於許多軟體在沒有閏秒的統一時間上執行,因此要使其與 UTC 協調一致,就需要進行軟體更新,隨著時間的推移,這會變得昂貴。

最近 ITU-R 考慮取消閏秒將意味著地球時間的終結——實際上,地球的週期將不再對時鐘所記錄的時間產生影響。在這個文化創造的系統中,定義我們時間的持續時間單位是 ITU-R 的選擇。秒的定義是 1900 年 1 月 0 日(實際上是 1899 年 12 月 31 日)熱帶年長度的 1/315,56,925.975;一天的定義是 86,400 秒;一年的定義是 365 天或 366 天(在閏年)。這項決定將意味著我們的時鐘不再與地球自轉相關聯,我們的日曆也不再與地球公轉相關聯——真正意義上,地球時間的終結。

在一個不可思議的巧合中,這場辯論正值瑪雅長紀曆的末尾展開——對於瑪雅人來說,這是一個時間的結束和一個新時間的開始。一場世界末日般的鉅變,很少有人會注意到,因為全球時間不再指代任何單一週期,而是完全成為一種文化創造。

所以,也許對時間敏感的瑪雅人是對的,但 2012 年結束的不是世界末日,而只是我們所知道的時間。然而,由於該決定已推遲到 2015 年,假設我們正確理解了瑪雅曆法(這是一個很大的假設),那麼我們似乎沒有什麼可擔心的。

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