根據 Time and Date 網站的資料，由於地球自轉速度變快，2021 年的平均單日時長實際上比標準的 24 小時少了 0.18 毫秒。而預測顯示，2022 年的平均單日時長減少幅度更大，為 0.23 毫秒，未來的日子要過得更快了。彌補這些“損失”的時間，對科學家來說可能是個重大的挑戰。
是不是老感覺一天時間不夠用？事實證明，你可能是對的。與半個世紀前相比，地球自轉的速度變快了，這導致我們現在的日子要比以前短了那麼一點點。儘管差異微乎其微，但卻讓物理學家、計算機程式設計師、甚至股票經紀人頭疼不已。
地球為何自轉
我們的太陽系形成於約 45 億年前。當時，一片緻密的星際塵埃和氣體雲原地坍縮，開始自轉。由於角動量的作用，我們的地球如今在自轉中仍保留有最初這一運動開始的痕跡——“自轉物體傾向於繼續自轉，直到外力迫使它停下來。”英國國家物理實驗室（National Physical Laboratory, UK）的彼得·惠博利（Peter Whibberley）如此解釋道。角動量讓地球持續自轉了數十億年，我們如今才能經歷日與夜。但是，地球自轉速度並不總是保持不變的。幾千萬年前，地球繞行太陽一週的同時，能夠完成 420 圈自轉。透過檢驗珊瑚化石的生長線，我們能找到證據，證明過往的地球上每一年都被比現在要多的天數塞滿了。隨著歲月流逝，儘管白天越來越長（部分原因是月亮牽引地球潮汐，讓地球自轉速度變慢了一些），但人類觀察到，地球自轉滿一圈的時間穩定維持在 24 小時左右。也就是說，地球繞太陽公轉一週，能夠完成的自轉圈數是 365 圈。隨著科學家對地球自轉的觀測和對時間的追蹤越來越精準，他們意識到，地球完整自轉一圈的時長存在波動。
追蹤時間的新方式
20 世紀 50 年代，科學家研發出了原子鐘，根據銫原子的電子從高能激發態落回至基態來計算時間。這種原子行為永恆不變，產生了原子鐘週期。因此，原子鐘不像傳統時鐘那樣受溫度變化等外部因素的影響。儘管如此，多年之後科學家還是發現了問題：無懈可擊超穩定的原子鐘與這個世界上的其他時鐘產生了輕微的偏移。“隨著時間流逝，原子鐘顯示的時間和天文學測量的時間逐漸拉開差距，後者根據地球、月球和恆星的位置測量所得。”美國國家標準技術研究所（National Institute of Standards and Technology）的物理學家猶大·萊文（Judah Levine）說。基本上，原子鐘記錄的一年要比根據地球運動算出的一年快一些。“為了避免兩者之間的差距過大，1972 年，科學家決定定期給原子鐘增加閏秒。”萊文補充道。閏秒的作用類似於每四年一次的閏二月，因為地球繞太陽公轉一圈實際上需要 365.25 天。但是，不同於以每四年一次的固定頻率出現的 2 月 29 號，閏秒週期無法預測。國際地球自轉和參考系服務（International Earth Rotation and Reference Systems Service）正在密切關注地球的自轉速度。他們透過向衛星傳送鐳射束，並結合其他技術手段對此進行測量。當地球的自轉運動比原子鐘同步測量的時間慢一秒時，全球科學家會在 6 月 30 日或者 12 月 31 日晚上 11:59:59 協同操作，讓原子鐘停一秒，好讓天文鐘趕上這一秒。這就是閏秒。
意外變化
科學家第一次加閏秒是在 1972 年，自此，這成為了一個每隔幾年就會出現的操作。這無法被規律性地新增，因為地球自轉並不穩定，時而加速，時而減速，打破了這顆星球幾百萬年來逐漸減速的趨勢。
地球自轉速度相當複雜。地球表面的空氣會在地球自轉時受到摩擦和山脈的作用，與地球之間產生轉動力矩，形成大氣角動量從而帶來影響。此外，自轉還會受海洋和月球的影響。萊文解釋道，“你無法準確預測遙遠的未來會怎樣。”
但過去十多年，地球自轉減速的步調也減速了，2016 年後科學家們就再也沒加過一次閏秒。而現在，地球自轉比 50 年前更快了，科學家卻不確定其中原因。
“我們沒有預測到不需要閏秒的情況。”萊文說，“事實上，我們原本假設的是地球自轉持續減速，我們需要繼續新增閏秒。所以，（地球自轉變快）這樣的結果我們也很震驚。”
閏秒惹的禍
科學家們即將採取的行動，取決於地球自轉加速會有多快，這一趨勢又會持續多久。“有人擔心，如果地球自轉進一步加速，那就可能需要新增所謂的負閏秒。” 惠博利說，“換言之，不是給原子鐘新增一秒讓地球趕上，而是必須在原子尺度上減去一秒，反過來跟上地球的速度。”
但是，負閏秒會給科學家帶來全新的挑戰。“先前從未有過負閏秒的事情，人們擔心要如何處理從前從未經過負閏秒操作測試的軟體。”
無論是常規的加閏秒還是負閏秒，這些小改動都可能給從電信到導航系統的產業界製造大麻煩。因為面對閏秒對時間的干擾，計算機還沒做好處理的準備。
“時間的連續性是網際網路的重要支柱。”萊文說。如果無法實現穩定連續的資訊傳輸，網路世界將分崩離析。重複一秒，或者跳過一秒，都會攪亂整個系統，讓本來穩定的資訊流出現缺口。對金融產業來說，閏秒也會帶來挑戰，因為每一次交易都有自己的時間印戳，如果 23:59:59 秒重複一遍，可能會出問題。
一些企業已自行想出解決閏秒的方案，例如谷歌的閏秒塗抹程式（Google smear）。他們不是讓原子鐘停下一秒讓地球趕上，而是在閏秒日，讓每一秒稍微延長一點。“凡事都有解決方法。”萊文說，“但如何定義時間，目前並無國際統一標準。”
作為工具
然而，從宏觀角度來看，我們談到的時間其實非常短，每幾年才會調整一秒。你已經經歷過很多次閏秒，甚至可能從未注意過。如果我們將時間視作衡量我們身邊世界中所見之事的工具，例如從一天過渡到另一天，那麼，過日子就得跟著地球自轉走，而不是原子鐘內的電子，無論後者多麼精確。
萊文自己認為閏秒可能沒那麼麻煩：“我的個人觀點是治療要比疾病本身更糟糕。”如果我們不再根據閏秒調整原子鐘，那麼過上一百年，地球自轉時間與原子鐘記錄的“真實”時間也只相差一分鐘。
儘管如此，他承認時間只不過是根據人類意圖構建出來的概念，試圖讓我們在大千世界中的經歷變得有意義。“而且你也知道，中午 12 點就是太陽在頭頂的時候。所以，儘管你不會經常細想，但這確實和天文時間有關。”閏秒極其渺小，以近乎看不見的方式保持著這種聯絡長久不斷。
