天上一年等于人间几天(天上一天地上一年是真的吗)

民间自古有传言说“天上一天,地上一年”。而人类开始探索宇宙以来,发现了众多的秘密,也引起了科学界的广大关注,而浩瀚的宇宙中有着众多的秘密,人类所发现的不过是寥寥数句罢了,而且宇宙的面积大到我们难以想象,而地球也不过只是宇宙中的一粒沙子而已。

传说嫦娥吃了长生不老药奔月,她和后羿从此一个在天上,一个在地上。

几十年过去,后羿老了,但是嫦娥还是年轻的样子。

嫦娥奔月的神话传说

再往后,后羿去世了,嫦娥在天上永生,永远保持她飞上天时候的样子,成为了天庭上的神仙。

神仙的时间系统和我们凡人是不一样的,那么月球的一天相当于地球的多久呢?

月亮上的广寒宫

月球的时间

月球是一颗很特殊的卫星,它的一天是28天,它的一年也是28天

在地球上看月球,永远只看见一个面,这种调皮的行为叫做“潮汐锁定”

如果嫦娥的月宫修在了月球背面的环形山,那么后羿抬头看月亮,看不见嫦娥,是不是觉得这个故事更凄美了。

嫦娥在月球上过一天,后羿的日子则过了28天,差不多算一个

天上一天,地上一年

1969年,人类第一次登上月球,两位宇航员在月球上一共执行了21小时18分的任务。

不过这个时间是按照地球上来的,如果按照月球上的时间,他们只呆了大约几分钟

因此,嫦娥的月宫并不是过一天等于地上过一年,这与传说不相符合。

那么,宇宙中真的存在过一天等于地球一年的情况吗?

宇航员登月

这个确实存在,就拿我们太阳系的行星来说,自转时间最长的是临近地球的金星,一天等于地球的243天,虽然不是一年,但也说明的确有这个可能。

只要某个天体的自转周期是365天,就可以做到它的一天等于地球的一年

当然,还有一种办法可以做到“天上一天,地上一年”,那就是超光速飞行,形成完全不同的时间体系,这便是著名物理学家爱因斯坦所提到的狭义相对论

天上一年等于人间几天(天上一天地上一年是真的吗)

爱因斯坦告诉你,时间并不一样

时间的快慢

人们常说,时间是不变的,它就在那里,不会快一分也不会慢一分。

然而,这一却在爱因斯坦面前都将重写,时间不是一尘不变的它会因为物体运动的速度产生改变,甚至会因为空间的变化而改变。

爱因斯坦划时代的相对论指出,速度越快,尤其是越接近光速,那么时间在这个运动系统中就会变慢

按照这个说法,当一个人的速度足够快,达到了光速的99.99%,那么他就会看到过去的景象

当这个速度超越了光速,那么在外界已经过了一年的情况下,该系统内或许只过了一天。

当运动达到光速

在爱因斯坦构建的这个框架中,神仙是在超光速飞行的,他们生活另一个时间系统里。

因此“天上一天,地上一年”真的可以实现。

1971年,美国海军的天文台做过这样一个实验。他们让两架飞机分别从纽约飞往到伦敦,但是飞行的方向完全相反,一个向东一个向西

这两家飞机上放着铯原子钟,它们不是一般的时钟,是利用原子的振动频率记录时间的精确工具。

与此同时,科学家将两个铯原子钟放在了天文台,与天文台处于相对静止的状态

天上一年等于人间几天(天上一天地上一年是真的吗)

铯原子钟

飞机起飞,经过一段时间的航行后,两架飞机从东、西两个方向抵达目的地,最后发现,这两个在飞机上的铯原子钟,相比于天文台内的两个铯原子钟,出现了不同程度的慢

向东的铯原子钟比天文台的慢了59纳秒,而向西的钟慢了273纳秒

2005年,英国国家物理实验室再次重复了这个实验,这一次是从伦敦到纽约,还是使用的铯原子钟,比1971年的更加精确。

天上一年等于人间几天(天上一天地上一年是真的吗)

更精确的铯原子钟内部

这一次的实验结果和1971年如出一辙,唯一的区别就在于东西方向的数据发生了对调,毕竟,纽约在伦敦的西边。

两次实验的结果仅有4%的误差,说明,时间真的在运动中变慢了

于此可以认为,只要空控制好速度,就可以做到运动一天,但是地球上过了一年的情况。

综合来看,实现古人传说的“天上一天,地上一年”有两种方式,一种是找到一个天体,它的自转周期是365天

一种则是通过运动,将运动系统的时间控制到与地球时间1天:1年的程度,这个速度是超越光速的。

然而,难也就难在了这里,如何将速度提高到光速以上?

天上一年等于人间几天(天上一天地上一年是真的吗)

如何达到光速?

无法突破的光速

光速是人类已知的速度最快的速度,宇宙中的其他射线速度都不及光速。

人类也用加速器对各种粒子进行加速,希望它们的速度可以达到光速,可是加速的结果是,粒子只能无限接近于光速,但无论如何也达不到光速,更不要说超越光速了。

关于光速无法超越,爱因斯坦当初就有过解释。

根据他的质能方程变换可以得到一个质量与速度的关系式,人们认为的质量更古不变,其实也是一种有局限的认知,运动不仅能改变时间的快慢,也能改变质量的大小

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质量与速度的关系

按照质能方程的变形式,速度越靠近光速,那么质量就越大

当速度为光速时,物体质量无穷大。

可是,宇宙中并不存在无限大的物质,这是违背宇宙的。

因此,爱因斯坦才认为,只有不具备质量的物质才能运动出光速,光子就是这样一种物质

物理学家们就光是什么展开了激烈的讨论,有的物理学家认为光是粒子,比如牛顿;有的物理学家认为光是波,比如惠更斯;还有一些科学家认为光既是粒子也是波,比如爱因斯坦。

天上一年等于人间几天(天上一天地上一年是真的吗)

光的波粒二象性

最后经过验证,光具有波粒二象性,它既是微粒光子组成的物质,同时也像波一样在振荡,因此光具有能量。

因为光具有波粒二象性,因此不同介质中的光速是不一样的,我们常说的光速c,是光在真空中的速度。

大型强子对撞机(LHC),位于欧洲核子中心,它曾经将氢原子的质子加速到了光速的99.9999991%

之后位于美国的直线加速器(SLAC),将电子加速到光速的99.999999995%,这是最近接近光速的一次。

不管是质子还是电子,都是具有质量的,它们无论如何也无法突破光速

而宏观物质,不要说接近光速了,能做到光速的1%都难。

天上一年等于人间几天(天上一天地上一年是真的吗)

大型强子对撞机

宇宙中的时间

光是人类已知的最大速度,可是却不是宇宙中最大的速度。

宇宙的年龄大约140亿岁,但是它的直径却达到了大约930亿光年。

就连这930亿光年,都不一定是宇宙的真实尺寸,这只是人类的天文望远镜可以观测到的范围,被称为可视宇宙

在930亿光年之外到底还有什么,人类的天文望远镜看不见了,或许光还没有达到那里

这说明宇宙膨胀的速度超过了光速,只有光到达的地方,人类才能用各种方式发现,比如光学望远镜,再比如射电望远镜。

天上一年等于人间几天(天上一天地上一年是真的吗)

宇宙膨胀的速度或许超过了光速

可如果光没有达到,那一片宇宙对于人类来说就是漆黑的,真真正正的漆黑,一片未知。

还有一个地方的速度或许超越了光速,那就是黑洞之内

黑洞是宇宙中引力最大的存在,它可以将光吸进去,只有超越光速的速度,才能逃离黑洞

人类是通过8台望远镜合作才拍摄到的黑洞照片,也就是说,黑洞也是有物质溢出人类才得以发现。

天上一年等于人间几天(天上一天地上一年是真的吗)

人类拍摄的黑洞照片

这是否说明,有一种物质的速度超过了光速,所以人类才接受到了黑洞传来的信号,对它有了更深层次的了解。

总有同一种物质,在黑洞的引力中幸存,但是这种物质人类目前没有发现,也就不具有名字。

或许正是这种物质,然宇宙中存在有时空隧道,可以从一个空间穿越到另一个空间。

我们所说的外星文明,或许就是发现了这一物质,利用它形成的时空隧道,从自己的母星来到了地球。

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时空隧道

宇宙的奥秘不仅是天体,还有它的时间和空间。

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