人类决定，不再等地球一秒钟

——2026 年，一项关于时间的国际决议，让我们重新认识一秒钟。

2017 年 1 月 1 日，世界刚刚跨入新年，Cloudflare 的一部分服务器却突然遇到了一件怪事：程序算出一个负数，而这个数字原本不应该小于零。

出问题的是域名解析服务。简单说，我们输入一个网址，电脑得先知道该去找哪台服务器；可那天，Cloudflare 一小部分相关查询失败了。工程师最终发现，问题不是跨年流量太大，也不是黑客攻击，而是一次“时间倒退”触发了程序漏洞。[2]

倒退的幅度，只有一秒。

程序算出负的时间间隔时：啊？

这秒钟并非凭空冒出来。它是人类主动塞进世界标准时间里的，用来让钟表尽量跟上地球的转动。它有一个名字：闰秒。

九年后，2026 年 10 月 15 日，在法国凡尔赛召开的国际计量大会上，各国代表通过了一项新的决定：从 2027 年 5 月 20 日起，协调世界时将进入连续运行阶段，不再用闰秒追着地球自转作调整。[1]

我们平时甚至会抱怨，手机上的广告连五秒都不肯让人跳过，这一秒钟真的有必要吗？但要理解这次决定，得先回答一个更古老的问题：人类到底在用什么东西，衡量时间？

01 从前，时间写在天上

很久以前，人们想知道大约几点钟，并不需要查看屏幕。看一看太阳到了哪里，影子向哪边伸展，心里便有了数。白昼和黑夜重复出现，月亮阴晴圆缺，季节在田野上更换颜色。自然的周期，就是最早的时刻表。

石质日晷。太阳投下的影子，是人类早期辨认时刻的重要方法。

当然，太阳并不是一只供所有人读取相同数字的钟。你在东边看到的正午，西边的人还得再等一会儿；同一地方的太阳时也要区分真太阳时和平均太阳时。人们日常感知的“十二点”，并非自始至终都严格指向某个不变的自然时刻。

这种差别在村庄里或许无伤大雅。可铁路出现以后，情况变了。列车不能只靠沿途小镇各自的正午安排会车；航海需要统一参照，经纬度的计算也不能永远各说各话。1884 年，来自多国的代表在华盛顿召开国际本初子午线会议，最终采用穿过格林尼治的经线作为国际本初子午线的共同参考。[3]

铁路站台上的时钟与列车时刻信息，长途交通需要统一的时间参照。

从那天起全世界就突然有了同一块”表“。地方时、时区及其法律实施经历了漫长的协调过程。但方向已经很清楚：随着联系越来越密切，时间不再只是个人抬头看到的日影，它逐渐成了一套需要共同遵守的规则。

问题也随之出现。太阳的位置可以告诉我们大致什么时候是中午，却很难满足现代科学对“一秒究竟有多长”的苛刻要求。我们需要的，不只是知道几点钟，更是让今天的一秒和明天的一秒尽可能一样长。

02 一秒钟，后来交给了原子

摆钟曾经是人类的一次巨大进步。摆的周期比日影更容易细分，机械结构也让计时器走出了天文台。再后来，石英晶体在电路里稳定振荡，手表、电脑和手机才有了小巧的计时基础。

但“稳定”总有条件。机械零件会磨损，温度会变化，电子振荡器也会随着环境和老化产生漂移。你给两只普通时钟校准到同一时刻，过段时间再看，它们往往已经不完全一致。

现代物理学提供了另一个方向：不如寻找一种可以在不同实验室重复实现的自然频率。

1967 年，国际计量大会决定用铯-133原子的特定超精细能级跃迁定义秒。按照今天国际单位制的表述，这个跃迁频率的数值被固定为9,192,631,770 赫兹。也就是说，关于这一跃迁的 9,192,631,770 个振荡周期，对应一秒。[4]

NIST原子钟实验装置。

这个数字长得让人根本没耐心抄完，但它解决的其实是一个朴素问题：在巴黎测量的一秒，怎样才能与北京、东京、纽约测量的一秒一致？

原子钟不是拿放大镜盯着某一个原子“滴答”跳动。实验装置利用特定频率的电磁波与原子相互作用，通过反馈把振荡器的频率锁定在原子跃迁附近，再用电子计数和时间信号实现计时。不同装置的具体结构各不相同，但它们服从的是同一套物理规律。

然而，统一时间也并不是把某台全世界最准的原子钟供在保险柜里，奉为圭臬。国际计量局综合全球约 80 家时间实验室、约 450 台原子钟及时间传递的数据来计算国际时间尺度；各实验室同时维护可实时使用的本地 UTC 实现。[5]

有了这样的原子钟，时间第一次可以摆脱对某一次地球自转长度的直接依赖。但科学家并没有停下脚步。

03 人类把钟，造进了原子核

就在国际计量大会召开前八天，另一群科学家刚把“钟”的刻度推向更小的地方。

2026 年 10 月 7 日，我国科学家在《自然》发表研究：他们将连续波激光的频率稳定锁定在钍-229原子核的跃迁上，让核光钟真正进入可运行状态。[10]

普通原子钟利用电子能级跃迁定频，核光钟则瞄准原子中心的原子核。大多数核跃迁需要极高能量的光，很难用激光操控；钍-229却有一个罕见的低能核跃迁，所需的是约 148 纳米的真空紫外光。

难的不只是找到它。团队研制出连续波真空紫外激光，又与合作方用约 1.4 微克稀缺的钍-229制成掺钍氟化钙晶体。[11] 当激光略微偏离核跃迁频率，探测到的吸收信号便能反馈纠正它——过去只是“看见”一次核跃迁，如今它开始反过来校准激光。

这是一项起点，不是终点。同期欧洲团队也独立实现了核光钟；它们目前还没有取代最先进的原子光钟，更没有改变国际单位制对秒的定义。[12]

04 地球不是一只匀速旋转的钟

“一天就是 24 小时”，几乎是我们从小接受的常识。可那是民用时间的规定，并不是地球每一次转动都恰好花费 86,400 个原子秒的真理。

地球并不是一只悬在真空里、质量分布完全不变的刚性陀螺。它有海洋，有大气，有流动的地核。风暴改变大气运动，海流搬运角动量；月球引发潮汐，冰川与地下水的变化重新分配地球的质量。与一台原子钟相比，这颗行星实在太“热闹”了。

有些作用非常缓慢。例如，潮汐摩擦让地球自转在很长的时间尺度上总体趋向减慢。有些影响则会让自转在短时间内略快或略慢，使实际日长出现毫秒级的波动。[6]

2024 年，地球物理学家 Duncan Carr Agnew 在《自然》发表了一项颇为奇特的研究。他把卫星重力测量与地球自转数据联系起来，分析了极地冰盖消融和地核运动对于自转的不同贡献。结果表明，格陵兰与南极冰盖加速融化导致的质量重新分布，会产生使地球自转减慢的效应；与此同时，地核相关变化的综合影响又使地表旋转呈现加快趋势。[7]

格陵兰冰盖融水河道。冰盖质量重新分布，也会对地球自转产生微小影响。

这两股影响在某种程度上相互抵消。研究者据当时的数据模型推测，如果不考虑近期加速的极地融冰，负闰秒可能出现得更早；融冰造成的变化可能把相关时间推迟约三年。

一个原本看似只属于极地气候的问题，竟然绕了一大圈，来到了负责制定全球时间规则的人们面前。

现代计时的尴尬就发生在这里：原子能够给出非常稳定的秒，但太阳在天空中的位置，仍然取决于地球如何旋转。两种计时方式都真实，却不再能够被要求永远严丝合缝。

于是，我们想了一个办法：偶尔借一秒，或者补一秒，把两者重新拉近。

05 为了追上地球，人类给午夜加过一秒

这里需要认识两个名字。一个叫UT1，它利用观测结果刻画地球相对天球参考的旋转角度；另一个叫协调世界时，也就是UTC，是全球通信、交通和计算机系统广泛采用的统一时间基准。

从 1972 年起，UTC 通过“闰秒”来尽量贴近 UT1。按照过去的规则，两者的差值不能超过约 0.9 秒。因此，当偏差接近边界时，就需要对 UTC 的秒标记做一次调整。

最有名的是正闰秒。那一刻的午夜，时间会按照 23:59:58、23:59:59、23:59:60、00:00:00 的顺序走下去。“60 秒”并不是排版错误，而是国际时间制度允许出现的特殊标记。

当你第一次看到 23:59:60：这时间是认真的吗？

自 1972 年以来，人类一共实施了 27 次正闰秒；最近一次发生在 2016 年 12 月 31 日的 UTC 午夜。至于负闰秒——也就是有一秒钟被跳过去——在历史上还从未真正实行过。[8]

如果你的手机显示的是当地时间而不是 UTC，大概率不会亲眼看到“23:59:60”。操作系统、时间服务甚至应用程序也可能采用不同的显示和处理办法。对普通人而言，这一秒短得几乎无法察觉；对需要精确安排事件顺序的计算机而言，却没那么容易。

回到 2017 年那个故障。Cloudflare 的程序曾假设：后一时刻减去前一时刻，结果不应该为负。可闰秒附近的系统时间发生了回拨，一项服务性能统计因此得到负的时间间隔；这个值沿着代码流动，最终触发了错误。Cloudflare 事后公布，在故障最严重时，约 0.2% 的 DNS 查询受到影响。[2]

恰恰因为它只影响一部分服务，这个例子才更有代表性：大型系统里一个看似无伤大雅的假设，也可能在极少出现的边界条件下露出破绽。

为了避开这种突变，Google 等机构曾采用“闰秒平滑”（leap smear）：不是在某个瞬间加上一整秒，而是让系统时钟在一段时间内稍微慢一点，把差额分摊出去。听起来很机智，但如果不同服务对这一秒采用不同的处理窗口，它们又可能在短时间内报出略不相同的时刻。[9]

而真正令人担心的，还不止过去用过的正闰秒。当地球自转出现另一种变化趋势时，系统可能需要面对从未实施过的负闰秒！按照 2026 年国际计量大会决议所引用的专家评估，到 2035 年出现负闰秒的概率已被估计为约 30%。这并不意味着它一定发生，却足以让全球关键基础设施认真考虑风险。[1]

这一套运行了半个多世纪的妥协，开始显得不合时宜。

06 2026 年，人类修改了与地球对表的方式

2022 年，国际计量大会就已经决定：要在 2035 年或之前，放宽 UTC 与 UT1 的差值上限，使 UTC 能在更长时期内连续运行。四年之后，这件事有了明确的实施日期。

2026 年 10 月 15 日，第 28 届国际计量大会通过第 5 号决议：连续 UTC 将从 2027 年 5 月 20 日起生效，UTC 与 UT1 允许出现的最大差值扩大为 3600 秒，也就是一小时。这一上限被设计用来保障未来数个世纪的连续性。[1]

国际计量局（BIPM）2026 年第 28 届国际计量大会第 5 号决议页。

看到“一小时”，也许有人会以为：难道明年所有人的钟要突然快进一小时？或者未来会出现一次“闰时”？

都不是。3600 秒说的是允许偏离的边界，不是预先安排好的一次调整。2027 年 5 月 20 日，也不是人类从钟表里抹掉一秒的日子。那天改变的是国际计时规则：UTC 不再为了让它与地球自转保持过去那种小于一秒的对应关系，而继续引入闰秒。

至于需要精确知道地球朝向的人——天文学家、航天任务的工程师、地球定向研究人员——仍然可以使用 UT1 以及专业机构发布的 UT1−UTC 修正数据。人类并没有因此忘记太阳，也不会放弃测量地球的旋转。

从这个角度看，决定并不是“原子钟战胜了地球”。我们不可能要求海洋停止流动，让冰川和地核为计算机系统保持整齐的节拍。我们只是终于承认：描述地球自转的时间，与服务现代社会协调运行的时间，不一定非得每时每刻几乎完全重合。

更少的跳变、更清楚的规则，对交通、电网、通信、卫星系统和科学仪器都意味着更容易维护的统一参照。也正因如此，国际决议同时要求各机构继续合作，向使用者解释新制度，并持续监测 UTC 与地球自转时间的差异。[1]

有些人可能会失望：如此庞大的决定，最终没有一个适合拍成大片的瞬间。没有钟表集体停摆，也没有一场全世界的倒数。但是它的目的，恰恰是让绝大多数人根本察觉不到这一影响。

尾声：一份共同的约定

2027 年 5 月 20 日到来时，地球仍会照常迎来清晨。海洋还在流动，月球仍然牵引着潮汐，极地的冰与深处的地核，也会按照各自的物理规律继续变化。

有人在天亮之前赶车，有人跨越时区给家里打电话。导航、交易、通信和天文观测，各自需要的精度并不相同，却都与我们建立的时间制度发生着联系。

我们终于有了比地球转动更稳定的计时基准，但那不意味着自然变得不重要。相反，正因为认真测量了自然的微小变化，我们才知道一只钟该负责什么，另一种时间又该保留什么。

世界上也没有某一台原子钟，能靠自己让千千万万台设备对齐。真正的统一时间，来自数十家实验室、数百台时钟，以及长期持续的国际协作。

太阳每天都会升起，却没有替人类制定一张共同的时刻表。那是生活在这颗星球上的人们，在理解自然之后，为了能够继续准确地找到彼此，而一起维护的一份约定。

参考文献：

[1] 2026 年国际计量大会第 5 号决议（BIPM）：

[2] Cloudflare 2017 年闰秒事故复盘：

[3] NIST：国际本初子午线及全球时间尺度史：

[4] BIPM：国际单位制“秒”的定义：

[5] BIPM：UTC 由国际实验室与原子钟共同计算：

[6] NIST：地球日长为何会发生变化：

[7] Agnew, Nature 2024：全球变暖延后时间计量问题：

[8] NIST：闰秒历史与纪录：

[9] Google：Leap Smear 技术说明：

[10] Huang et al., Nature (2026)：A nuclear clock synchronized to ²²⁹Th：

[11] 清华大学：丁世谦团队核光钟研究报道：

[12] Toscani De Col et al., Nature (2026)：A thorium-229 optical nuclear clock with feedback loop：

编辑：Chocobo