تلاش بی‌پایان برای تعیین زمان دقیق

یک ثانیه در بامداد دهم تیر ماه به ساعت رسمی جهانی اضافه شده است، این یک ثانیه که ثانیه‌ی کبیسه نامیده می‌شود، در دوره‌های نامنظم به این ساعت افزوده می شود. در ادامه با من همراه باشید تا تاریخچه‌ی ساعت جهانی و تبعات افزوده شدن ثانیه‌ی کبیسه را مرور کنیم.

در بامداد دهم تیر ماه امسال نیز برای بیست‌وششمین بار از سال ١٩٧٢، ثانیه کبیسه به ساعت جهانی اضافه شد و هدف از این اضافه شدن در واقع تلاش برای ساخت یک ساعت جهانی واحد است.

شاید این سوال که «ساعت چند است؟» یک سوال عادی باشد اما علی‌رغم آن چه که در گوشی همراه خود می‌بینید، اعلام دقیق آن برای دانشمندان کار دشواری است. چون زمین با سرعت غیرثابتی به دور خورشید می‌چرخد و تلاش برای مرتبط کردن شب و روز همه‌ی کارها از زمانبندی پروازها تا سیستم‌های ناوبری کشتی و بازار بورس را تحت تاثیر قرار می‌دهد.

امروزه با گذر زمان فناوری هر چه بیشتر کارهای ما را مدیریت می‌کند و خلا وجود یک زمان‌بندی جهانی بیش از پیش احساس می‌شود. اما تلاش‌های زیادی در طول تاریخ برای این منظور صورت گرفته است که در ادامه به آن‌ها می‌پردازیم:

اکتبر ۱۸۴۰ میلادی: زمان راه‌آهن معرفی شد

انسان‌ها از زمانی که با مفهوم زمان آشنا شده‌اند آن را بوسیله‌ی موقعیت خود نسبت به خورشید می‌سنجیده‌اند اما استفاده از خورشید، کار را برای فواصل دور دشوار می‌کند چرا که غروب و طلوع آفتاب در همه‌ی نقاط زمین هم‌زمان رخ نمی‌دهد.

شرکت‌های راه‌آهن انگلیس در تلاش برای معرفی زمان واحد جهانی، زمان را در یک نقطه از انگلیس به عنوان مبدا در نظر گرفتند. این زمان در سال ۱۹۴۷ میلادی زمان گرینویچ نامیده شد و امروزه نیز به عنوان اولین تلاش بشر برای ایجاد زمان واحد جهانی شناخته می‌شود.

سال ۱۹۵۵ میلادی: ساعت اتمی ساخته شد

وابستگی زمان به چرخش زمین برای مدت طولانی نیاز انسان‌ها به زمانی واحد را برطرف کرده بود اما چرخش زمین سرعت ثابتی ندارد. این سرعت معادل ۱.۴ میلی‌ثانیه در یک قرن کاهش می‌یابد و وجود عواملی در ساختار زمین نیز باعث تغییر در این حرکت می شود.

این نابه‌سامانی‌ها در چرخش زمین با گسترش خطوط هوایی و دیگر اختراع‌های ناوبری مشکل‌ساز شد و این وسایل حمل‌ و نقل نیاز به زمان دقیق‌تری نسبت به قطار‌ها داشتند. بنابراین دانشمندان تصمیم گرفتند تا زمان را براساس لرزش اتم سزیم اندازه‌گیری کنند. ساخت ساعت اتمی در سال ۱۹۵۵ میلادی کامل شد و با دقتی مثال‌زدنی شروع به کار کرد. این ساعت در طی قرن‌ها فقط یک ثانیه خطا خواهد داشت.

سال ۱۹۶۷ میلادی: خورشید جای خود را به اتم سزیم می‌دهد

موسسه‌ی ملی استاندارد معیار تعیین زمان را اتم سزیم اعلام کرد و از آن زمان خورشید جای خود را به اتم سزیم داد. این ساعت که به عنوان ساعت هماهنگ جهانی شناخته می‌شود، جایگزین زمان گرینویچ به عنوان استاندارد تعیین ساعت شد.

این تغییر بزرگ در ساختار زمان تعریف یک ثانیه را نیز عوض کرد و موسسه‌ی استاندارد ملی معیار سنجش ثانیه را به جای حرکت اجرام آسمانی، لرزش اتم‌های سزیم اعلام کرد.

سال ۱۹۷۲ میلادی: ثانیه‌ی کبیسه معرفی می‌شود

ساعت جهانی یک مشکل عمده داشت و این‌ بود که سیستم ناوبری دریایی را دشوارتر کرد. دریانوردان جهت حرکت و موقعیت خود را با فرمولی محاسبه می‌کردند که ترکیبی از موقعیت کنونی ستاره‌ها و خورشید و ساعت گرینویچ است. چون ساعت جهانی به طور کلی ارتباط تعیین ساعت با اجرام آسمانی را قطع کرد، کار این دریانوردان نیز بسیار دشوار شد.

برای رفع این مشکل، هرگاه اختلافی بیش از نه دهم ثانیه بین زمان گرینویچ و ساعت جهانی پیش آمد، یک ثانیه به ساعت جهانی افزوده می‌شود. این اتفاق به طور تقریبی یک بار در هر دو سال به رخ می‌دهد. این تغییر باعث می‌شود تا دریانوردان از دقت ساعت اتمی استفاده کرده و در عین حال به راحتی مسیر خود را تعیین نمایند.

اول جولای سال ۲۰۱۲ میلادی: آیا ثانیه کبیسه فاجعه ایجاد می‌کند؟

زمانی که ثانیه‌ی کبیسه به ساعت جهانی در سال ۲۰۱۲ اضافه شد سایت‌های مانند لینکدین، یلپ و بسیار از سایت‌های بزرگ دچار اختلال شدند. سیستم رزرو اینترنتی خطوط هوایی کانتاس مختل شد و ۴۰۰ پرواز دچار تاخیر شدند.

عدم ثبات سرعت حرکت زمین، در عین حال نامنظم نیز هست، این یک ثانیه به صورت دستی و در فواصل زمانی نامنظم به ساعت جهانی افزوده می‌شود. این اتفاق باعث توقف ساعت جهانی به مدت یک ثانیه می‌شود و اگر قصد انجام عملیاتی در آن یک ثانیه داشته باشید، سیستم شما دچار اختلال خواهد شد.

۳۰ ژوئن ۲۰۱۵ میلادی: حل مشکل برای همیشه؟

بار دیگر در روزهای اخیر توجهات به سمت ثانیه‌ی کبیسه جلب شده بودند و با اتکای روزافزونی که به فناوری داریم، کاهش این یک ثانیه می‌تواند اختلال‌های زیادی را نتیجه دهد. شاید در آینده در اثر این یک ثانیه شاهد سقوط هواپیماها، از کار افتادن بازارهای بورس و اختلالات امنیتی نیز باشیم.

احتمال می‌رود با فشارهای اخیر و مخالفت‌هایی که با این تغییرات زمانی در سرتاسر دنیا شده است، شاهد متوقف شدن این رویه باشیم. چرا که حذف ساعت گرینویچ مانند ۳۰ سال قبل برای دریانوردان مشکل‌ساز نخواهد بود و امروزه با استفاده از سیستم جی‌پی‌اس، مشکل مسیریابی آن‌ها نیز حل شده است. البته توقف این رویه نیز باعث ایجاد اختلافی بزرگ و بزرگ‌تر بین زمان خورشیدی و اتمی خواهد شد.

اما شاید این اختلاف برای بسیاری قابل قبول باشد چون هیچ زمانی به صورت کامل دقیق نیست. همه‌ی روش‌های موجود تخمینی از زمان هستند و هر چقدر هم که به زمان واقعی نزدیک‌تر شویم، همچنان در حد تخمین هستیم و دقتی صد درصدی نخواهیم داشت.