تصمیم تاریخی نگهبانان بین‌المللی زمان؛ پایان ارتباط زمان نجومی و اتمی

هنگامی که خورشید به بالاترین نقطه خود بر فراز خط نصف‌النهار که از رصدخانه سلطنتی ۳۵۱ ساله گرینویچ در لندن به سمت شمال و جنوب امتداد دارد می‌رسد، ظهر به وقت میانگین گرینویچ (GMT) است؛ یک نقطه مرجع ملموس و فیزیکی که به پایه‌گذاری سیستم منطقه زمانی جهان کمک کرد.

به گزارش واضح به نقل از CNN، سنجش زمان مدت‌هاست که به چرخش زمین و موقعیت خورشید یا ماه در آسمان متکی بوده است. پیش از رصدخانه‌هایی مانند گرینویچ، انسان‌ها از ساعت‌های آفتابی استفاده می‌کردند — اساساً چوبی در زمین که با حرکت خورشید در بالای سر، سایه می‌انداخت. اما به نظر می‌رسد این پیوند دیرینه میان زمین و ساعت‌های امروزی در آستانه گسستن است.

نگهبانان بین‌المللی زمان در آستانه رای‌گیری در روز پنجشنبه در مورد پیشنهادی برای حذف آنچه به عنوان ثانیه جهش (Leap Second) شناخته می‌شود هستند — پیوندی کوچک، اما به باور بسیاری بااهمیت، میان چرخش زمین و استاندارد جهانی زمان که در زیرساخت‌های حیاتی مانند مخابرات، شبکه‌های برق و رایانه‌ها استفاده می‌شود.

ثانیه جهش که از سال ۱۹۷۲ تاکنون ۲۷ بار وارد ساعت‌های جهانی شده است، اساساً به دو سیستم زمانی اجازه می‌دهد تا به صورت همگام اجرا شوند: زمان نجومی که مدت‌هاست بر اساس چرخش زمین تنظیم و توسط رصدخانه‌ها اندازه‌گیری می‌شود، و زمان هماهنگ جهانی (UTC) که استاندارد جهانی است و توسط ساعت‌های اتمی فوق‌العاده دقیق که در دهه ۱۹۵۰ توسعه یافتند تنظیم می‌شود. این ساعت‌های آزمایشگاهی پیشرفته به نوسانات طبیعی یا تیک‌تاک اتم‌ها متکی هستند.

جف شرمن (Jeff Sherman)، مدیر گروه بخش زمان و فرکانس موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) در بولدر کلرادو، گفت این دو روش اعلام زمان با هم تفاوت دارند زیرا زمین با سرعتی یکنواخت نمی‌چرخد بلکه دچار نوسان می‌شود، که اساساً آن را به یک ساعت «نامناسب» تبدیل می‌کند.

این نوسان از عوامل مختلفی ناشیمی شود؛ از جمله کشش جاذبه ماه، تغییرات در عمق هسته سیاره و حرکت آب و یخ در سطح زمین — اثری که با ذوب شدن یخ‌های قطبی به دلیل بحران اقلیمی تشدید شده است.

شرمن با اشاره به نصف‌النهار گرینویچ که نشان‌دهنده طول جغرافیایی صفر درجه است گفت: «ما باید انتخاب کنیم که آیا مهم‌ترین چیز، حس زمانی است که توسط اجرام آسمانی درست بالای طول جغرافیایی گرینویچ ارائه می‌شود، یا اینکه تصمیم می‌گیرید از آنچه ساعت‌های باثبات‌تر، آزمایشگاهی و دست‌ساز بشر می‌دانید پیروی کنید.»

ثانیه کبیسه یا جهش به عنوان راه‌حلی میانه‌ای بین این دو سیستم اعلام زمان عمل کرده است. اکثر مردم هرگز متوجه آن‌ها نمی‌شوند — برخلاف سال کبیسه که هر چهار سال یک‌بار یک روز اضافه به فوریه می‌افزاید تا اختلاف بین تقویم گریگوری مورد استفاده در اکثر نقاط جهان و زمان لازم برای یک دور کامل زمین به دور خورشید را جبران کند.

اما افزودن ثانیه جهش که در فواصل زمانی نامنظم رخ می‌دهد و تنها با اعلام شش ماه قبل اطلاع‌رسانی می‌شود، برای اپراتورهای سرورهای داده، سیستم‌های معاملات مالی با فرکانس بالا و سایر زیرساخت‌هایی که برای کارکرد صحیح به زمان‌سنجی دقیق متکی هستند، مشکلاتی ایجاد می‌کند.

این ثانیه اضافی در سال ۲۰۱۲ موجب اختلال در ردیت (Reddit) و لینکدین (LinkedIn) شد و سیستم رزرو شرکت هواپیمایی کانتاس را از کار انداخت. همچنین هنگامی که آخرین ثانیه جهش در پایان سال ۲۰۱۶ اضافه شد، مشتریان ارائه‌دهنده رایانش ابری کلودفلر (Cloudflare) پس از اینکه سرورهای آن نتوانستند معضل ثانیه اضافه را به درستی مدیریت کنند، قطعی یا تاخیر کوتاهی را تجربه کردند. غول‌های بزرگ فناوری مانند متا (Meta) خواستار نابودی آن شده و ثانیه جهش را «منبع اصلی دردسر» نامیده‌اند.

۶۹ کشور عضو دفتر بین‌المللی اوزان و مقیاس‌ها (BIPM)، یک سازمان بین‌دولتی که استانداردهای اندازه‌گیری را تعیین می‌کند، این هفته در ورسای نزدیک پاریس ملاقات خواهند کرد. این گروه روی قطعنامه‌ای برای کنار گذاشتن ثانیه جهش رای‌گیری خواهد کرد؛ اقدامی که از مه ۲۰۲۷ اجرایی خواهد شد. پاتریزیا تاولا (Patrizia Tavella)، مدیر بخش زمان در BIPM گفت که اکثریت اعضا باید از این پیشنهاد حمایت کنند.

تاولا گفت هنگامی که زمان اتمی برای نخستین بار معرفی شد، مهم بود که آن را به زمان نجومی متصل نگه داریم زیرا ابزارهای ناوبری همچنان به روش‌های سنتی آسمانی و زمان‌سنجی متکی بودند. اما با ظهور جی‌پیو‌اس (GPS)، دیگر این‌گونه نیست.

او افزود: «این تصحیح در زمان به یک مشکل جدی برای برنامه‌ها و کاربردهای مدرن تبدیل شده است.»

او خاطرنشان کرد که اعضای BIPM بیش از ۲۰ سال است که درباره تغییر به آنچه تاولا آن را زمان هماهنگ جهانی مداوم (Continuous UTC) می‌نامد بحث کرده‌اند. در آخرین جلسه این گروه در سال ۲۰۲۲، کشورهای عضو به نفع قطعنامه‌ای رای دادند که خواستار برنامه‌ای برای حذف تدریجی ثانیه جهش در سال ۲۰۳۵ یا قبل از آن بود.

او اشاره کرد در گذشته برخی کشورها مانند روسیه و بریتانیا با کنار گذاشتن ثانیه جهش مخالف بودند. مخالفت روسیه در سال ۲۰۲۲ به این دلیل بود که سیستم ماهواره‌ای ناوبری جهانی آن (GLONASS) برخلاف سایر سیستم‌های ناوبری ماهواره‌ای مانند GPS ایالات متحده و گالیله اتحادیه اروپا، ثانیه جهش را در خود جای داده است. بریتانیا نیز زمانی به دلیل دلبستگی فرهنگی به نقش بنیادی گرینویچ در تاریخ زمان مخالف بود، اما موضع آن از آن زمان تغییر کرده است.

از زمان آخرین ملاقات نگهبانان زمان جهان در سال ۲۰۲۲، بحث در مورد لغو ثانیه جهش به دلیل چشم‌انداز رویدادی بی‌سابقه، فوریت به خود گرفته است: به گفته کارشناسان، به زودی کسر کردن یک ثانیه — که به عنوان ثانیه جهش منفی (Negative Leap Second) شناخته می‌شود — به جای اضافه کردن آن ضروری خواهد بود.

روند طولانی‌مدت چرخش زمین در حال کند شدن است، اما در کوتاه مدت به نظر می‌رسد سرعت آن در حال افزایش است، که احتمالاً نیازمند کسر یک ثانیه از زمان هماهنگ جهانی برای تطابق زمان نجومی و اتمی است.

گزارش سال ۲۰۲۵ توسط سرویس بین‌المللی چرخش زمین و سیستم‌های مرجع (IERS)، کنسرسیومی مستقر در فرانکفورت آلمان که موظف به ردگیری چرخش زمین است، تخمین زد که احتمال وقوع یک ثانیه جهش منفی در سال‌های آینده به شدت افزایش می‌یابد — و طبق اعلام BIPM تا سال ۲۰۳۵ به احتمال ۳۰ درصد می‌رسد.

حذف یک ثانیه هرگز قبلاً امتحان نشده است و می‌تواند در دنیای دیجیتال امروز که دارای برچسب زمانی است، آشفتگی ایجاد کند. BIPM گفت اپراتورهای زیرساخت‌های حیاتی برای چنین اقدامی «تا حد زیادی ناآماده» هستند.

این سازمان با اشاره به خطای Y2K — یک اشکال رایانه‌ای که برنامه‌نویسان فکر می‌کردند ممکن است پس از ۳۱ دسامبر ۱۹۹۹ مشکلات سیستماتیک شدیدی ایجاد کند — گفت: «این آماده‌سازی برای صنایع متکی بر همگام‌سازی زمان نیاز به سرمایه‌گذاری مالی ایجاد می‌کند که مقدار آن مشابه آماده‌سازی آن‌ها برای باگ هزاره تخمین زده می‌شود.»

با این حال، همه موافق نیستند که کنار گذاشتن ثانیه جهش ضروری است.

به گفته مارک زیبارت (Marek Ziebart)، استاد ژئودزی فضایی در کالج دانشگاهی لندن، چالش‌های فنی گنجاندن ثانیه‌های جهش (چه منفی و چه مثبت) در سیستم‌های دیجیتال بیش از حد بزرگ‌نمایی شده است. او گفت حفظ مقیاس زمانی بنیادی جهان در همگامی با چرخش زمین دارای ارزش است.

زیبارت گفت: «ما سیستمی داریم که از ثانیه‌های جهش استفاده می‌کند. این سیستم کار می‌کند و مقیاس زمانی را که همه ما روزانه استفاده می‌کنیم حفظ می‌کند. اگر ثانیه جهش را لغو کنید، چیزهای زیادی باید تغییر کنند. مردم باید نرم‌افزارهای خود را بررسی، بازطراحی و اصلاح کنند.»

او افزود که حفظ مقیاس زمانی وابسته به چرخش زمین از نظر فکری نیز آرامش‌بخش است.

او گفت: «یک رابطه ذاتی برای انسان‌ها بین چرخش زمین و زمان وجود دارد. این به ما به عنوان موجودات زنده مربوط می‌شود. ما با این دوره‌های طلوع و غروب خورشید هدایت می‌شویم.»

قطعنامه BIPM به جای کلنجار رفتن با ثانیه‌های جهش مثبت و منفی، اساساً پیشنهاد می‌کند که به زمان اتمی اجازه داده شود تا به تدریج از زمان نجومی فاصله بگیرد. انجام این کار به این معنی است که زمان‌سنجی رسمی مستقل از چرخش زمین خواهد شد و ثانیه جهش دیگری هرگز به ساعت‌ها اضافه نخواهد شد.

با این حال، این پیشنهاد توصیه می‌کند که حداکثر اختلاف بین زمان اتمی و نجومی نباید از ۳۶۰۰ ثانیه یا یک ساعت تجاوز کند. تاولا از BIPM گفت بیش از ۳۰۰۰ سال طول می‌کشد تا چنین تفاوتی رخ دهد.

لوئیز دووی (Louise Devoy)، ارزیاب ارشد رصدخانه سلطنتی گرینویچ گفت این اقدام اساساً مشکل را به نسل‌های آینده واگذار می‌کند و آن‌ها باید تصمیم بگیرند که آیا یک ساعت جهش (Leap Hour) اعمال کنند یا خیر. زمان‌سنجی در آن زمان می‌تواند کاملاً متفاوت به نظر برسد. شاید ساعت‌های اتمی امروز که با نوسانات مداوم اتم‌های سزیوم تنظیم شده‌اند، روزی به اندازه ساعت‌های آفتابی عجیب و قدیمی به نظر برسند.

دووی گفت: «نمی‌توانم تصور کنم که آن را آن‌قدر شدید تغییر دهیم که در زندگی روزمره ما محسوس شود. ما هنوز روال‌های روزمره، ریتم شبانه‌روزی طبیعی و نیاز خود به قرار گرفتن در نور روز را داریم.»

برای اکثر مردم، از جمله خود او، کنار گذاشتن ثانیه جهش یک تغییر پشت صحنه خواهد بود که تفاوت ملموس کمی ایجاد می‌کند.

او گفت: «این فقط نحوه تغییر زندگی ماست. ما اکنون به شدت به فناوری وابسته هستیم.»