活在原子时间里

另一种振荡器利用振动原子的天然频率，能提供更准确的结果。第一座原子钟于1948年制成，使用氨的分子。几年后，科学家找到方法，用铯原子造出更有效的时计。铯原子钟内的原子局限在特殊的空间里，接受微波辐射的轰炸。辐射线会导致原子在两种能量状态之间来回弹动，弹动的速率则保持得非常稳定。世界各地的一流研究实验室都有铯原子钟，美国海军天文台的马萨吉斯博士以他那批精良的时计为极大的骄傲，也算情有可原。

原子钟出现后，我们测量时间的精确度实际上远超过促发时钟产生的自然界循环现象。人类一度用日晷来检查钟表的正确度，但现在却反过来：这些特别精准的时钟事实上能够揭露地球自转的不规则（就像马萨吉斯说的：“地球是座烂钟。”）。因此，在1967年，国际上对一秒钟的定义也出现了变化。一秒钟原本和太阳时间有关，也就是平均太阳日的1/86400。但如果一天的长度不断变动，这个定义就有问题。现在，铯的特定同位素振动9 192 631 770次的时间长度，就等于一秒钟。

新科技承诺未来的计时方法更能一丝不差，过去几年才发展出来的原子喷泉钟和离子阱钟等装置带给我们希望。马萨吉斯在美国海军天文台的同仁，正在开发使用铷原子的喷泉钟，等到这项技术成熟后，铷原子钟会比目前这群原子钟准确五十到一百倍。另一个方法则是利用以更高频率振荡的元素。以锶为例，这种元素的共鸣频率为每秒429兆次循环。东京大学的研究人员最近宣布，他们能够造出使用锶的“光晶格钟”，报时的精确度为十的十八次方之一，也就是一千兆分之一。这种时钟过了三百亿年，也只会有一秒的误差。

原子时间并非由一座钟或某个天文台决定，而要靠全球的原子钟网络。世界各地的实验室把原子钟的信号输入巴黎郊外国际度量衡局的办公室，这里的计算机会按这些时间的权重计算出平均值（美国海军天文台的资料大概占平均值的百分之四十），其结果就是我们提过的世界标准时间。

不过故事还没完：我们的时钟也显示出地球本身慢下来了，每年的旋转速度都愈来愈慢。由于月球对地球及地球上的海洋拉扯的力道不平均（太阳造成的摩擦力则没那么强），导致潮汐摩擦的力量出现，这就会减缓地球转动，仿佛在我们旋转的星球上踩下巨大的刹车（事实上平均下来，每年增加不到一秒钟。在恐龙横行地球的时代，“一天”可能只有23个小时）。我们的原子钟如果自行其是，最后会跟太阳时间出现明显的分歧。解决方法就是偶尔加个“闰秒”。有需要的话，到了6月底或12月底，世界标准时间就会加一闰秒，让原子钟的时间和地球的旋转保持同步（也就是和平均太阳时间一致）。如果不加以修正，过几千年，时间显示是午夜，可是太阳却高挂天空。闰秒的概念自1972年出现以来，已经加了23次。

并非所有人都喜欢闰秒系统。一定会有人犯错。计算机工程师忘了在程序里加入闰秒（或输入错误），重要的时钟就会出错。一秒钟到底能造成什么差别？在今日的世界里，差别可大了。我们前面说过卫星导航系统就要仰赖原子钟的信号，马萨吉斯说，在华盛顿的纬度，差一秒钟，定位就会差了约三百米。他问：“只因为仪器认定的位置差了三百米，就导致飞机失事，你希望看到这样的情况吗？”

除了闰秒，还有其他的办法吗？最简单的方法就是不要闰秒，让原子时间和太阳时间渐行渐远。如果选择这么做，不久之后天文学家就会发现工作非常不顺利：要将望远镜对准正确的方向，就必须做到以地球自转为基准算出时间，如果差了几秒，你要研究的物体可能根本不在望远镜的视野内。天文学家当然找得到修正的方法，但如果差异继续累积，普通的老百姓也会开始感到紧张。纽约客真希望隆冬的太阳早上十点钟才升起吗？另一个方法是让闰秒累积成整整一个小时，大概要花六百年的时间。然后我们就加一个闰时，习惯日光节约时间的人应该习惯把手表往后调一个小时。持批评态度的人说这个做法就等于把问题暂缓几百年，把责任推给27世纪的公民。（做出决定的国际机构是国际通信联盟， 2005年，该联盟在日内瓦召开会议讨论了这个问题。他们的结论是：“需要更多的时间才能达成共识。”）

此类争议的核心问题其实可追溯到中世纪。我们要仰望天上的太阳和星辰透过自然现象判断时间，还是要低头看机械时计硬要定义自然的时间？到目前为止，我们总能在这两种彼此冲突的策动力之间找到微妙的平衡。

从智力的角度来看，原子钟的确值得赞叹，我们可能没察觉到，每天都要靠这些钟进行不少日常的活动。但我最喜欢的时计仍是索尔兹伯里大教堂中值得信赖的中世纪老钟：傲然耸立了六百多年，从14世纪到现在，见证过完整的英国历史。守钟人普雷斯特讲起历史时，口气中流露出对这口钟和对国家的深厚情感。“老天啊，黑死病、南北分裂的英国内战、玫瑰战争……”在他重述大钟经历过的里程碑时，我想到那有条不紊的嘀嗒声：声音柔和却坚持不懈，浑然不觉周围的战争与和平、饥荒与富足、革命和帝国。在那几百年内，时钟多半放在高高的钟楼里。或许在那儿比较安全吧。“它看过克伦威尔来这里冲锋陷阵，还好钟在高塔里，克伦威尔也管不着，”普雷斯特的语调很狂热，“它也看过伊丽莎白一世的船只在英吉利海峡上被敌人追赶，可怜的女皇。战舰玛丽罗丝号沉没时，钟声滴答不止。还有近代对英国小孩来说非常刺激的故事，当福克斯想把国会炸掉时，这座钟也没停下来。它真的看过不少历史逸事。”普雷斯特停下来喘了口气，“我一直在想，制作这口钟的人如果听到我们说将来人类会登上月球，他们会说什么？我想他们一定会觉得咱们患上失心疯了。”

① 几年前我可能会写“很多人没戴手表就觉得自己没穿衣服”，或效果类似的说法，但现在情况又改变了。手机液晶屏幕上的时钟让腕表变成多余的东西，不过这不表示腕表会完全退出流行。现在应该说，没带手机会让人觉得自己没穿衣服。