我们的生活能离开格林尼治时间吗

卢敬叁

当每个新年的钟声敲响的时刻，我们就会知道这是北京时间向中国人宣告，新的一年开始了。对于我们普通人来说，时间的流逝似乎是一种司空见惯的东西。而对科学家来说，如何定义时间其实是件很复杂的事。20世纪70年代，国际协议确定了“世界时”和“原子时”两种时间计量系统。由于两种计量时间的方法不同，造成时间计量的误差，并且带来了不少麻烦。因此，研究时间的科学家呼吁取消时间计量系统的“双轨制”，建议以原子时作为单一计时标准。世界时是基于格林尼治时间为基础的，取消“格林尼治时间”会出现什么结果呢，这是人们比较关心的话题，能否取消“格林尼治时间”，世界人们都在拭目以待。

一、格林尼治时间和我们的生活紧密相关

1884年，格林尼治时间就成为世界唯一的标准时间，至今已有128年的历史，由于格林尼治时间是根据地球自转诞生的，受地球自转速度快慢的影响，使格林尼治时间和原子时相比较就产生了误差，因此，2011年下半年的国际电信联盟会议上研究建议取消以格林尼治时间作为标准的闰秒措施。原因是地球自转快慢影响时间的准确度，而且平均每年要闰秒，满足不了现在的科学技术发展的需要，比如卫星的导航系统，目前美国、俄罗斯、欧洲和中国都建立了卫星导航系统，因此国际时间研究专家提出用原子振荡周期为依据的“原子时”作为单一计时标准，取消闰秒，这对格林尼治时间标准有了很大影响。是否取消格林尼治时间，目前，国际电信联盟下属的国际无线电咨询委员会则起到关键的作用。与时间有关的组织包括国际天文学联合会（IAU），国际电信联盟（ITU），国际地球自转服务（IERS）等，就时间问题，各有关国际组织保持合作。国际电信联盟（ITU）2012年无线电通信全会（PA）于1月16日至20日在瑞士日内瓦举行，闰秒是与会各方讨论的核心问题。最终结果是，无线电通信全会没有通过美、法等国取消闰秒的提案。这意味着现行的国际标准时间“协调世界时（UTC）”将继续使用，用于弥补世界时（UT）和原子时（AT）偏差的“闰秒”也将继续存在。国际电信联盟（ITU）已经决定，将推迟是否完全废除闰秒的提议决定时间，先让国际科学界去争论上三年。

格林尼治时间标准是以地球运转为基础的，称为“世界时”。“世界时”与人的感知白天黑夜相一致，而“原子时”是完全以科学技术为基础，与人的感知不是完全一致。自人类启用“原子时”以来，两种时间的偏差也不断加大。从1958年算起至今，“世界时”已经比原子时慢了34s。如果完全采用“原子时”作为时间计量的基准，由于地球自转长期减慢，日积月累，将会出现“原子时”的时间与昼夜变化不同步的问题。比如七八千年后，原子时显示的时间可能是白天中午12点，可实际已是日落的黑夜了。这对我们人类生活有很大影响。

为了避免上述情况的出现，目前，我们采用的是世界协调时，是格林尼治时间和原子时综合的产物。世界协调时是以国际原子时的秒长为时间单位量度时间间隔，用时刻调整，也就是从1972年起，规定时刻差不超过0.9s，一旦超过这个限制就通过闰秒，或增或减一秒来达到和世界时一致。

二、法国人为格林尼治时间的产生作出的贡献

1492年，西方航海强国出现航海热。那时，人们只能根据太阳高度测出纬度，却不能定位经度，这就给航海造成很大风险，所以有大批船只迷失方向，造成触礁、沉船等事故，西班牙是当时航海大国，损失也是最惨重的。

为了解决这一难题，德国天文学家约翰尼斯·沃纳于1514年提出了“月距法”——就是根据月亮的运动的轨迹和它掠过某颗星的相对位置确定经度。1530年，荷兰科学家伽玛·弗里西斯提出“钟表法”，也就是制造出准确的钟表，按出发地时间走，到达新地点后再利用太阳测算当地时间，用时间差确定经度。可惜的是，这两种设想分别因基础监测落后和钟表制作工艺差而难以实现。1610年，意大利天文学家伽利略提出根据木星卫星的转速和轨道定位经度，但他的想法没被重视。

很多人意识到，面对极为复杂的经度问题，单靠个人奋斗难以成动。1666年，野心勃勃的法国国王路易十四宣布成立皇家科学院，以重金招募大批欧洲顶尖科学家，并在巴黎近郊建造天文台。这些科学家的重点课题之一就是测量经度，如果成功，路易十四准备把巴黎天文台所在地定为世界本初子午线。

在观察月球运动轨迹3年无果后，法国皇家科学院的科学家们决定尝试伽利略提出的木星卫星定位法。此时，恰巧意大利人卡西尼于1668年出版了一本精确的木星卫星表，于是法国人邀请他担任天文台长，并在他主持下测绘出一份经度准确的新版欧洲地图，初步绘制了一张全新的世界地图。

三、英国在大海难中催生格林尼治时间诞生

伽利略的木星卫星法用在陆地上没问题，但在惊涛骇浪的大海上却无法平稳观测和计算，船长和船员们也不可能都是天文学家，所以有人坚持认为“月距法”更为实用，并将这一想法推荐到英国国王查理二世那里。英国当时是海上强国，查理二世作为强国之主当然明白其中的利害，立即召集英国顶尖科学家讨论。1675年，查理二世拨款500英镑，在伦敦郊外的格林尼治村建成一座天文台，天文学家弗拉姆斯蒂德被任命为首台长，年薪100英镑。弗拉姆斯蒂德工作极为认真，但直到他1714年去世都没有完成任务。又过了11年，在弗拉姆斯蒂德遗孀和助手的帮助下，他的《不列颠星表》得以出版。但光有星表还不够，月亮的运行轨迹还没搞清。

在格林尼治天文台探索经度期间还发生了一件大事。1707年10月，英国海军上将肖维尔爵士在地中海战胜法国人，他率领乘胜而归的舰队途中遇到大雾、暴风，航线偏离原来的路线。10月22日，在导航员所确定的安全航线上，包括旗舰在内的4艘战舰触礁沉没，约2000名水手葬身海底。事后发现触礁地点距英格兰西南端仅20英里。这一家门口的海难让英国举国震惊，在这之前，已有数百艘商船、战舰因无法精确地确定船只位置而迷失方向，大批船员在海上患败血症而死。于是，很多舰队队长、商船船长和商会代表集中向英国政府请愿施压，最终，1714年，英国国会邀请科学家牛顿做顾问，成立了经度委员会。英国政府还颁布法案，悬赏解决经度问题：将精度确定到半度范围内的，奖励2万英镑；确定到2／3度范围内的，奖励1.5万英镑；精度小些但可有效测定的奖励1万英镑。悬赏法案出台10年，经度问题依然悬案而未解，直到钟表匠约翰·哈里森的出现。

四、钟表匠击败科学家成为格林尼治时间的成功者

哈里森是乡村木匠的儿子，无师自通地掌握了制造钟表的技能。1730年，他来到格林尼治天文台，把自己琢磨了4年的航海钟设计方案推荐给天文台台长哈雷。得到哈雷的赞同后，哈里森用了5年的时间研制出第一台航海钟，很好地解决了误差、船只晃动、暴晒高温等问题。但哈里森不满意，向委员会先后借款2500英镑，又花了20多年时间，造出三台航海钟。最后一台重1.45kg，经过将近半年的海上航行后，总误差还不到2min。哈里森这时认为，荣誉和奖金都该到来了。然而经度委员会进行仔细核算后表示：1万英镑可以拿到，但要拿到2万英镑还必须再进行一次远航，并再造两个航海钟以示可以成功复制。原来，在1762年晚些时候，皇家天文官马斯卡林经过海上测试，首次证实了“月距法”的可行性，同样接近成功，而且这种方法比航海钟造价低得多。

在哈里森和经度委员会僵持时，法国派代表团来到伦敦，希望哈里森把航海钟的机密高价出售，哈里森拒绝了。最后，哈里森同意把航海钟的设计图纸和说明上交。同时，为了拿到另外的1万英镑，74岁的哈里森再次拿起工具，耗费3年时间造出一台航海钟，之后又花了两年时间调试。这时，老迈的哈里森感到自己无法完成另一台航海钟了，无奈之下，他让儿子给英国国王写信倾诉。在国王的协调下，英国国会绕过经度委员会，直接从国库里划拨了8750英镑给哈里森。

虽然过程比较曲折，但由于哈里森穷尽一生的努力，以及他的竞争者格林尼治天文台科学家们的探索，人们已经能战胜经度难题了。哈里森的航海钟虽然昂贵，但使用简便；天文学家推崇的“月距法”计算麻烦，但是廉价，两种方法交叉使用极大地促进了航海事业的发展，英国也因此获得了至高无上的荣誉。在国际本初子午线诞生之前，各国地图都以自己的首都或天文台为零经度点，一些航海家还喜欢以某次航行的起点为零经度点，但随着英国海上力量的发展和格林尼治出版的《航海年鉴》广为流传，格林尼治子午线逐渐被大多数航海家所接受。1884年，在华盛顿举行国际子午线会议后，格林尼治时间正式成为世界计时标准。

五、取消格林尼治时间需要时间来检验

目前，我们全世界都用的是“协调世界时”，是通过闰秒来实现的。从实用的角度考虑，民用方面还是使用“协调世界时”更为符合太阳升落和昼夜交替的习惯，而在卫星导航系统中，则使用“原子时”更为精确地计量时间，“原子时”是各国研究的对象，以追求更加准确的计时标准，满足科学发展的要求。美国物理学家研发出一个非常精确的原子钟，即使运行两亿多年都不会产生1s的偏差，是目前世界上原子钟之首，这对空间飞行项目研究非常重要。美国海军天文台就拥有一个由80多台原子钟组成的庞大守时钟组。“世界时”和“原子时”面对的使用对象要求不同，取消“格林尼治时间”，使用“原子时”也是可行的，但要有一套解决“闰秒”的方案，以满足地球人类的实际需要，让新年的钟声更加准确。