墨菲
這世界,真的有“不存在的時間”嗎?
2017年1月1日07:59:60
北京時間2017年1月1日,白格爾的助理朱麗葉照常給物理學(xué)家白格爾送來早餐。房間里卻不見白格爾的蹤影,書房霉?jié)竦目諝庾寱r間凝固了。在找尋無果后,朱麗葉確認(rèn)了一個信息:白格爾失蹤了!警察德不羅意接到報警趕來現(xiàn)場,經(jīng)過勘察后卻毫無頭緒,唯一的線索是書桌上的一塊電子表。這塊電子表有些老舊,在晨曦的照射下閃爍著一絲神秘之光,手表上顯示:2017年1月1日07:59:60。
怎么是這樣一個奇怪的時間?07:59:59之后,難道不是08:00:00嗎?07:59:60?怎么會平白無故地多出了1秒?
這樣的時間不止一個
經(jīng)驗豐富的德不羅意很快就查出了一些線索,像2017年1月1日07:59:60這樣的神秘時間,其實(shí)不止一個。
從1972年開始,這樣的神秘時間出現(xiàn)的次數(shù)竟還有27次!德不羅意特意為此整理出了一張表格。
但是,按照以上線索,2017年并沒有出現(xiàn)與之相同的時間啊,所有資料顯示的都是23:59:60,為什么在白格爾的電子表上卻顯示出07:59:60這個時間呢?德不羅意只好找到另一位科學(xué)家馮諾,希望馮諾幫他梳理出真相。馮諾一眼就看出了這個時間的奧秘:按照格林尼治標(biāo)準(zhǔn)時間,應(yīng)該是2016年12月31日23時59分60秒。白格爾所在的北京市處于東八時區(qū),所以電子表上顯示的時間是2017年1月1日7時59分60秒。這才是這個神秘時間的真相。
也就是說,2017年1月1日07:59:60,其實(shí)也就是2016年12月31日23:59:60。當(dāng)目標(biāo)集中到23:59:60這個時間上,我們應(yīng)該知道,它還有另一個名字,叫作閏秒。
神秘時間:閏秒
真相找到了,它就是閏秒。
閏秒與閏月,本質(zhì)上并沒有什么區(qū)別。閏秒的起因在于,人類社會有兩種時間計量系統(tǒng):以原子振蕩周期確定的“原子時”, 基于地球自轉(zhuǎn)的天文測量得出的“世界時”。
“原子時”采用量子現(xiàn)象測量時間,是一種絕對計時系統(tǒng),它不受類似于潮汐摩擦等外界因素的影響,更為穩(wěn)定而精準(zhǔn),它規(guī)定一天的時間是86 400秒?!笆澜鐣r”以地球自轉(zhuǎn)來確定時間,但因為地球自轉(zhuǎn)速率并非完全均勻,受到潮汐摩擦、地球半徑脹縮、地球物質(zhì)分布不均勻、板塊運(yùn)動等影響,世界時秒長會有微小變化,例如某一天的實(shí)際時間會是86 400.007秒。隨著時間推移,一個世界下的兩個時間之間的差異會越來越大。也許過了一兩年,“原子時”和“世界時”就會相差1秒。為了解決這一問題,便出現(xiàn)了“協(xié)調(diào)世界時”。
協(xié)調(diào)世界時(UTC)是世界時與原子時秒長折中協(xié)調(diào)的產(chǎn)物,是以原子時秒長為基礎(chǔ),在時刻上盡量接近世界時的一種時間計量系統(tǒng)。協(xié)調(diào)世界時規(guī)定,每當(dāng)?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)變化引起的時間誤差積累到與原子鐘相差接近1秒(超過0.9秒)時,就要人為地增加或減少1秒,使兩者重新協(xié)調(diào)一致。
增加(或減少)的那1秒,就是“不存在的時間”,也被稱為“閏秒”(或負(fù)閏秒)。更通俗地說,之所以要有“閏秒”,是為了能使日當(dāng)正午(太陽在天空最高處時)時鐘表顯示的時間與真實(shí)的時間匹配。
閏秒的人為添加一般在格林尼治時間6月30日或者12月31日的最后一瞬間實(shí)行。所以才會有“23:59:60”的特殊時間現(xiàn)象。
截至目前,由于地球自轉(zhuǎn)趨于變慢,全球已經(jīng)進(jìn)行了27次閏秒調(diào)整。最后一次調(diào)整時間是2016年12月31日,對應(yīng)的北京時間正好是2017年1月1日。
“不存在的時間”的可怕
德不羅意基本可以確認(rèn),白格爾進(jìn)入了這個“不存在的時間”。他突然擔(dān)心起來,因為他深知“不存在的時間”的可怕。多出來的1秒,轉(zhuǎn)瞬即逝。它就像是在沙漠中隨意抓起的一把沙子,在指縫中不經(jīng)意就流走。無論多1秒還是少1秒,對普通人的生活似乎沒有任何影響。但是,千萬不要小看了這1秒。
在2012年的閏秒調(diào)整中,不少知名網(wǎng)站都陷入了臨時服務(wù)中斷,包括LinkedIn、Reddit、Yelp、Mozilla、Foursquare 等都報告了系統(tǒng)崩潰的情況,Linux 操作系統(tǒng)和應(yīng)用編程語言Java編寫的程序也出現(xiàn)了問題。
在對時間精度要求極高的領(lǐng)域,多1秒或者少1秒便是天地之別。
No.1 航天領(lǐng)域
在航天領(lǐng)域,1秒足夠讓飛船飛出將近8千米的路程。如果無規(guī)律地差上1秒,飛船軌道就可能偏移,著陸點(diǎn)就會差上十萬八千里。
No.2 全球定位系統(tǒng)
在全球定位系統(tǒng)中,如果貿(mào)然引入閏秒,會中斷定位、導(dǎo)航、授時的連續(xù)性。所以,美國的GPS、中國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)和歐洲的伽利略導(dǎo)航系統(tǒng)都沒有引入閏秒。目前,全球定位系統(tǒng)時標(biāo)與協(xié)調(diào)世界時已經(jīng)累計有17秒時差。
No.3 電信領(lǐng)域
在電信領(lǐng)域,多出1秒或者少了1秒,接收器和傳輸器的頻率就會不相符,人們在進(jìn)行通話時,就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)流失的現(xiàn)象。如果電視播出時鐘系統(tǒng)不恰當(dāng)?shù)匾腴c秒,也極有可能由于同樣的原因造成傳輸網(wǎng)絡(luò)中斷、控制系統(tǒng)紊亂,甚至數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)故障、崩潰,出現(xiàn)停播、錯播等現(xiàn)象。
No.4 金融領(lǐng)域
在金融領(lǐng)域,1秒價值千金。外匯匯率變動的時間單位介于秒和毫秒之間,一旦時間出現(xiàn)誤差,即便是短短1秒,都會影響交易的正常進(jìn)行。在2015年的閏秒調(diào)整中,全球多個交易所都主動采取措施,對交易時間進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整。
No.5 計算機(jī)相關(guān)領(lǐng)域
在計算機(jī)相關(guān)領(lǐng)域,1秒是服務(wù)器“不能承受之重”。計算機(jī)系統(tǒng)和程序按每分鐘60秒設(shè)定,當(dāng)閏秒發(fā)生時,計算機(jī)或服務(wù)器系統(tǒng)會因無法識別“兩個連續(xù)的相同秒數(shù)”而顯得“無所適從”,中央處理器可能因系統(tǒng)的不斷詢問而死機(jī),并產(chǎn)生一系列糟糕的連鎖反應(yīng)。
1秒,可以如流沙從指縫中滑落;1秒,也可以于瞬間改變寰宇萬物。
不存在的時間存在的原因
不存在的時間,它卻實(shí)實(shí)在在存在著,這像是一個悖論,卻又不是。所以,其中必然有原因。
原子鐘的出現(xiàn),讓時間尺度的計量到達(dá)了一個極其精準(zhǔn)的程度,千萬分之一的誤差,讓這種計時方式每2000萬年才會有1秒的誤差。人類完全可以采用原子鐘來計時,取消“閏秒”這個原本不存在的時間。要讓全世界在同一瞬間增加1個閏秒,需要付出許多人力、財力成本。何況閏秒的出現(xiàn)還伴隨著無規(guī)律性和不可預(yù)知性,稍有疏忽就可能使世界因為時間的誤差而發(fā)生混亂。取消閏秒,直接采用原子鐘,便可以一勞永逸地解決這個時間難題。
但人類并沒有這么做,為什么呢?本質(zhì)原因在于:為了主觀感知,人類才對原本可以精準(zhǔn)的時間做了小小修正。
日出而作,日落而息,我們在這個星球上已經(jīng)憑五官感知生存了太長時間。我們是自然的產(chǎn)物,并不是機(jī)器,所以仍然需要感知自然中的節(jié)律。如果沒有這個“不存在的時間”,5000年后,原子時和世界時可能相差1小時。隨著時間拉長,世界與時間之間的差異也會越來越大,歷史記載中的“時間”,將令后人難以理解,時間文化的意義也會隨著時間的流逝而慢慢消解。取消閏秒,人類就擺脫了感官對地球自轉(zhuǎn)與日月更替的依賴,但從此就只能孤獨(dú)地在宇宙中奔跑,長期以來形成的時間與大自然的聯(lián)系也就此割裂,白天不再是白天,黑夜也不再是黑夜。
在人與物的權(quán)衡之中,人占據(jù)了上風(fēng),不存在的時間最終還是找到了存在的理由。人類給時間多加的這1秒,終究是為了能夠遷就自己的五官感知。
我們可以多出更多秒
德不羅意還沉迷于思考時間的本質(zhì),失蹤的物理學(xué)家白格爾,已經(jīng)面帶微笑站在他面前。德不羅意道:“真羨慕你,去了那個不存在的時間的世界。你比別人多出1秒,是乘時光機(jī)器過去的嗎?”白格爾搖了搖頭:“沒有那么神秘,不需要時光機(jī)器,只要增加時間的厚度就行了,你可以多出很多秒?!钡虏涣_意有點(diǎn)不大明白,略帶崇拜地看著白格爾。
白格爾緩緩解釋:“流逝的時間可以被平行利用。有限的時間雖然不能被延長,我們卻可以增加它的厚度。你可以把自己的時間輸入另一個平行世界,在那里創(chuàng)造另一種價值?!钡虏涣_意似懂非懂地點(diǎn)點(diǎn)頭,思忖其中的含義。
逝者如斯夫,不舍晝夜。時間一旦流逝,便再不復(fù)返。它像流沙一樣從指縫中溜走,對此我們卻無能為力。人類總是不甘心讓時間逝去,總希望擁有更多時間,所以,歷史上總有一些人希望長生不老,渴望獲得永生。很明顯,在較長的一段時間內(nèi),這種操作都被證明行不通。
白格爾提供了另一種思路:我們雖然不能延長生命的時間,卻可以增加它的厚度。也就是說,時間不是單線程,它是多線程的。它也可以是一種量子態(tài),創(chuàng)造出N 個平行時間。如果是這樣,新的時間就被創(chuàng)造出來了。這看似不可能的事情,其實(shí)已經(jīng)有人在現(xiàn)實(shí)層面操作了。增加時間的厚度,是完全可以實(shí)現(xiàn)的。
每個人的時間珍貴且稀缺,人生可能只有3萬天。但時間如果可以得到合理規(guī)劃、充分利用 ,那就創(chuàng)造了更多平行時間?!白匀粫r間”有限,但“社會時間”無窮。這不僅是時間在疊加,甚至是更多人生在疊加。也許我們只是個普通人,這樣的生命卻可以更豐厚。
“不存在的時間”會消失嗎?
看到這里,你已經(jīng)知道:世界上不存在“不存在的時間”。所以,23:59:60這個“不存在的時間”,會回到不存在的狀態(tài)從此消失嗎?此前所有的閏秒調(diào)整中,由于地球自轉(zhuǎn)變慢的影響,均為正閏秒。但在過去的2020年,地球的自轉(zhuǎn)速度明顯加快。2020年7月19日,地球自轉(zhuǎn)一天的時間比24小時短了1.4602毫秒,這是有記錄以來最短的一天。如果地球自轉(zhuǎn)速度持續(xù)加快,未來“負(fù)閏秒”也可能出現(xiàn)。也就是說,不僅23:59:60沒有了,23:59:59也有可能消失。
近年來,地球的自轉(zhuǎn)愈發(fā)走向無規(guī)律。這種正與負(fù)閏秒的調(diào)整,也正在變成一種時間負(fù)擔(dān)。因此,完全采用原子時的呼聲也越發(fā)強(qiáng)烈。如果采用原子時,拋棄閏秒,人們將一勞永逸地解決增減時間的煩惱。
在2023年舉辦的世界無線電通信大會上,將會決定“不存在時間”的命運(yùn)。如果人類最終選擇走向客觀,走進(jìn)真正的原子鐘時代,那么在遙遠(yuǎn)的未來,遠(yuǎn)古時代所說的正午,屆時可能已是一幅星斗滿天之景。那個時候的人們,或許已經(jīng)不再記得曾有過23:59:60這樣一個時間。
多出來的這1秒,可能會重新歸還給時光機(jī)器。