“时间是什么？没有人问我，我很清楚；有人问我，我便茫然不知了。”古希腊哲学家奥古斯丁对时间有很大的困惑。不仅哲人，普通大众对时间也充满了困惑。作为中国人，可能最关心的问题是“北京时间从哪里来？”“北京时间准不准？”那么，我们今天就来聊一聊这个话题。

先说为什么会有时间。时间是人们为了控制生产、生活的秩序而制定的一个坐标。有了时间以后，只要比较一下两个事件发生的时间坐标，就可以确定事件发生的先后顺序。了解时间的这个作用之后，定义时间就非常简单了，选定一个公认的起点，按照固定间隔进行累计就行了。起点很容易选取，如选择伟人的生日，难的是“固定间隔”怎么确定。

不同时期，人们对“固定间隔”的选择标准不一样，滴漏的滴水间隔是早期的选择。随着科技的发展，人们发现，滴漏滴水的间隔并不均匀，就放弃了用滴漏滴水的间隔来定义时间，转而使用沙漏、摆钟、石英钟、原子钟等方式定义时间。时间的准确度和稳定度一直在提高。

到了19世纪，为了统一全球时间，经过广泛的研究和讨论，全世界一致同意，将秒定义为地球自转一周的1/86400。这样得到的时间是世界时。但麻烦的是，人们很快就发现，地球自转不但有长期变慢的趋势，而且短期内也有随机波动，这样得到的秒是不稳定的。用尽各种办法，世界时的秒的准确度只能达到1×10-7，大概相当于1年会累计3秒的误差。

为了提高时间的准确度和稳定度，人们研制出原子钟。用量子跃迁辐射出的9192631770赫兹的信号的周期进行累计，9192631770个周期持续的时间就是1秒，用这个“固定间隔”得到的时间就是原子时。原子时的准确度能达到1×10-12，大概相当于3万年累计1秒的误差。虽然原子时的准确度比世界时高10万倍，但有人反对使用原子时。反对的是测绘、深空探测、航空、航海等领域的人，他们要对太空或者地球进行观测，希望能知道地球什么时间在什么位置，这种应用世界时是最好的，因为世界时的时刻严格反映了地球的自转。但是，也有另外一些行业（如电子、通信等）的研究人员，根本不关心地球转到什么地方，而是特别看重秒的稳定性，他们认为，原子时是最好的时间。双方为此争论起来。那么，到底要满足谁呢？

其实，使用原子时还存在另外一个问题。由于地球自转变慢，按照现在的速度，5000年差一个小时！3万年以后，原子时和世界时的时间差会达到6个小时，午夜零点时太阳可能要开始升起来了。

这可怎么办？科学家想到了一个折中的办法。需要世界时的人看重的是世界时的时刻，需要原子时的人看重的是原子时均匀的秒长，那么，可以创造一种兼有这两种时间优点的时间—协调世界时（简称UTC）。

协调世界时根据国际原子时的秒长累计，这样能保持原子时稳定可靠的特性，规定协调世界时的时刻与世界时的时刻差保持在0.9秒以内。在时刻差将要超过0.9秒时，在协调世界时中减去1秒或者增加1秒，以减少两者的差距。这样，有时1分钟就会变成61秒或者59秒。由于地球自转一直在变慢，出现的一直是增加1秒，从1972年到现在，协调世界时已经比原子时滞后37秒。

作为国际统一的时间标准，协调世界时由位于法国巴黎的国际权度局（BIPM）产生和保持。每月的15日，国际权度局发布上一自然月的协调世界时数据。

这下出问题了，协调世界时是滞后的时间尺度，它只是提供了一个纸面的标准，并不能实时应用。怎么办呢？为了能够实时应用，每个国家都把自己国家的标准时间定义成协调世界时的物理实现，根据上个月的协调世界时数据，实时产生自己国家的标准时间，国家标准时间实际上是对协调世界时的预测。中国的国家标准时间由中国科学院国家授时中心产生和保持，用UTC(NTSC)表示，加上8个小时的时区差后就是北京时间。

北京时间的性能怎样？需要从准确度和稳定度两个方面进行分析。在全世界90个守时实验室中，北京时间的准确度在2018年前处于前3名的位置，最近3年，已经达到了世界第二。产生北京时间的秒是原子时的秒，有多个指标衡量秒的稳定度，北京时间最差的指标在世界上排名也是前5名，有些指标已经达到世界前二。

这还不够，在2022年年底，中国科学院国家授时中心就会把世界上第一台冷原子光钟放到我国的空间站上，利用天上的微重力环境，可以把产生时间的频率的准确度提高到1×10-18量级，相当于300亿年累计偏差也不到1秒。在时间产生方面的能力，我国将会达到世界领先水平。

北京时间还是挺准的，尽管放心使用。

来源：《科学世界》2022年第06期