Am Freitag hat das Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) im französischen Versailles getagt Auszeit genannt auf „Schaltsekunden“ – die kleinen Sprünge, die gelegentlich Uhren hinzugefügt werden, die auf koordinierter Weltzeit (UTC) laufen, um sie mit der Erdrotation synchron zu halten.
Ab 2035 werden Schaltsekunden für etwa 100 Jahre aufgegeben und werden wahrscheinlich nie wiederkommen. Es ist an der Zeit, genau auszuarbeiten, was mit einem Problem zu tun ist, das mit dem Aufstieg der digitalen Welt immer dringender und schwerwiegender geworden ist.
Warum haben wir Schaltsekunden?
Gehen Sie zurück bis 1972, als die Ankunft hochpräziser Atomuhren die Tatsache offenlegte, dass Tage nicht genau 86.400 Standardsekunden lang sind (das sind 24 Stunden, wobei jede Stunde 3.600 Sekunden umfasst).
Der Unterschied beträgt nur Millisekunden, summiert sich aber unaufhaltsam. Letztendlich würde die Sonne um „Mitternacht“ über dem Kopf erscheinen – eine Demütigung, die Metrologen (Leute, die die Wissenschaft der Messung studieren) unbedingt verhindern wollten. Erschwerend kommt hinzu, dass die Erdrotation und damit die Länge eines Tages tatsächlich unregelmäßig variiert und nicht lange im Voraus vorhergesagt werden kann.
Die gefundene Lösung waren Schaltsekunden: Ein-Sekunden-Korrekturen, die Ende Dezember und/oder Juni auf Ad-hoc-Basis angewendet wurden. Sprünge wurden geplant, um sicherzustellen, dass das von uns allen verwendete Zeitmesssystem, die koordinierte Weltzeit (UTC), nie mehr als 0,9 Sekunden von der erdverfolgenden Alternative, der Weltzeit (UT1), entfernt ist.
Aber all das war, bevor Computer die Erde beherrschten. Schaltsekunden waren anfangs eine elegante Lösung, sind aber teuflisch, wenn es um Softwareimplementierungen geht.
Dies liegt daran, dass eine Schaltsekunde eine abrupte Änderung ist, die die wichtigsten Annahmen, die in der Software zur Darstellung der Zeit verwendet werden, stark bricht. Grundlegende Konzepte wie Zeit, die sich nie wiederholt, stillsteht oder rückwärts geht, sind alle gefährdet – ebenso wie andere kuriose Vorstellungen wie jede Minute, die genau 60 Sekunden dauert.
In Gefahr springen
Frage: Was ist schlimmer, als Computer und Schaltsekunden zu mischen? Antwort: Das Mischen von Milliarden von miteinander verbundenen vernetzten Computern, die alle versuchen, einen Schaltsekundensprung (theoretisch) zur gleichen Zeit auszuführen, wobei sehr viele auf vielfältige Weise scheitern.
Es kommt noch besser: Die meisten dieser Computer lernen die bevorstehende Schaltsekunde aus dem Netzwerk selbst. Besser noch, fast alle synchronisieren ständig ihre internen Uhren, indem sie über das Internet mit anderen Computern, den sogenannten Zeitservern, kommunizieren und den Zeitinformationen glauben, die diese liefern.
Stellen Sie sich dann diese Szene vor: Während des Schaltsekunden-Wahnsinns können einige Zeitserver-Computer falsch liegen, aber Client-Computer, die sich auf sie verlassen, wissen es nicht. Oder sie können Recht haben, aber die Client-Computersoftware glaubt ihnen nicht. Oder sowohl Client- als auch Server-Computer springen, aber zu leicht unterschiedlichen Zeiten, und als Ergebnis gerät die Software durcheinander. Oder vielleicht erhält ein Computer nie die Nachricht, dass ein Sprung stattfindet, tut nichts und ist am Ende dem Rest der Welt eine Sekunde voraus.
All dies und mehr wurde in der Analyse der Timing-Daten der letzten gesehen Schaltsekunden-Ereignis im Jahr 2016.
Die Art und Weise, wie sich Computerverwirrung im Laufe der Zeit auf vernetzte Systeme auswirken kann, ist zu zahlreich, um sie zu beschreiben. Es gibt bereits dokumentierte Fälle von erheblichen Ausfällen und Auswirkungen, die sich aus den jüngsten Schaltsekundenereignissen ergeben.
Betrachten Sie jedoch im weiteren Sinne die vernetzte kritische Infrastruktur, auf der unsere Welt basiert, einschließlich Stromnetze, Telekommunikationssysteme, Finanzsysteme und Dienste wie Kollisionsvermeidung in Schifffahrt und Luftfahrt. Viele davon verlassen sich auf ein genaues Timing im Millisekundenbereich oder sogar bis hinunter zu Nanosekunden. Ein Fehler von einer Sekunde könnte enorme und sogar tödliche Auswirkungen haben.
Die Zeit ist um!
Angesichts der wachsenden Kosten für unsere computerbasierte Welt liegt seit 2015 die Idee, Schaltsekunden abzuschaffen, auf dem Tisch.
Die Internationale Fernmeldeunion, das Normungsgremium, das Schaltsekunden regelt, hat eine Entscheidung mehrmals zurückgedrängt. Aber der Druck nahm an mehreren Fronten weiter zu, unter anderem von großen Tech-Playern wie Google und Meta (ehemals Facebook).
Die Mehrheit der internationalen Teilnehmer an der Abstimmung, darunter die USA, Frankreich und Australien, unterstützte die jüngste Entscheidung, die Schaltsekunde fallen zu lassen.
Die Entscheidung von Versailles besteht nicht darin, die Idee aufzugeben, die tägliche Zeitmessung (UTC) auf die Erde auszurichten. Es ist eher eine Erkenntnis, dass die Nachteile des aktuellen Schaltsekundensystems zu hoch sind und immer schlimmer werden. Wir müssen es stoppen, bevor etwas wirklich Schlimmes passiert!
Die gute Nachricht ist, dass wir es uns leisten können, die vorgeschlagenen 100 Jahre oder so zu warten. Während dieser Zeit kann die Diskrepanz bis zu einer Minute anwachsen, aber das ist nicht sehr signifikant, wenn man bedenkt, was wir jedes Jahr mit der Sommerzeit ertragen müssen. Die Logik ist, dass wir, indem wir die Schaltsekunde jetzt fallen lassen, ihre Gefahren vermeiden und viel Zeit einplanen können, um weniger störende Wege zu finden, um die Zeit im Einklang zu halten.
Wie könnten wir damit später umgehen?
Ein extremer Ansatz wäre es, eine abstrakte Definition von Zeit vollständig zu übernehmen und das lang Bewährte aufzugeben Assoziation zwischen Zeit und Erdbewegungen. Eine andere besteht darin, größere Anpassungen als eine Sekunde vorzunehmen, aber viel seltener und mit viel besserer Vorbereitung, um die Gefahren zu begrenzen – vielleicht in einem Zeitalter, in dem sich Software über Fehler hinaus entwickelt hat.
Die Entscheidung, wie weit wir bereit sind, die Dinge treiben zu lassen, bevor ein neuer Ansatz beschlossen wird, hat eine eigene Frist: Die nächste Sitzung des Bureau International des Poids et Mesures ist für 2026 angesetzt. Bis dahin stecken wir fest mit Schaltsekunde bis 2035.
Da sich die Erde in den letzten Jahrzehnten überraschenderweise schneller zu drehen begann, könnte die nächste Schaltsekunde zum ersten Mal darin bestehen, eine Sekunde zu entfernen, um die UTC zu beschleunigen, anstatt eine Sekunde hinzuzufügen, um sie zu verlangsamen.
Die Software für diesen Fall ist größtenteils bereits vorhanden, wurde jedoch noch nie in freier Wildbahn getestet – seien Sie also bereit, ins Unbekannte zu springen.
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