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天上一天真的等于人間一年?宇航員在月球待一天,地球過了多久?

Ashin 2023/01/17

傳說嫦娥吃了長生不老藥奔月,她和后羿從此一個在天上,一個在地上。

幾十年過去,后羿老了,但是嫦娥還是年輕的樣子。

嫦娥奔月的神話傳說

再往后,后羿去世了,嫦娥在天上永生,永遠保持她飛上天時候的樣子,成為了天庭上的神仙。

神仙的時間系統和我們凡人是不一樣的,那麼月球的一天相當于地球的多久呢?

月亮上的廣寒宮

月球的時間

月球是一顆很特殊的衛星, 它的一天是28天,它的一年也是28天

在地球上看月球,永遠只看見一個面,這種調皮的行為叫做 「潮汐鎖定」

如果 嫦娥的月宮修在了月球背面的環形山,那麼后羿抬頭看月亮, 看不見嫦娥,是不是覺得這個故事更凄美了。

嫦娥在月球上過一天,后羿的日子則過了28天,差不多算一個月。

天上一天,地上一年

1969年,人類第一次登上月球,兩位宇航員在月球上一共執行了 21小時18分的任務。

不過這個時間是按照地球上來的,如果按照月球上的時間, 他們只呆了大約幾分鐘

因此, 嫦娥的月宮并不是過一天等于地上過一年,這與傳說不相符合。

那麼,宇宙中真的存在過一天等于地球一年的情況嗎?

宇航員登月

這個確實存在,就拿我們太陽系的行星來說, 自轉時間最長的是臨近地球的金星,一天等于地球的 243天,雖然不是一年,但也說明的確有這個可能。

只要 某個天體的自轉周期是365天,就可以做到 它的一天等于地球的一年

當然,還有一種辦法可以做到「天上一天,地上一年」,那就是 超光速飛行,形成 完全不同的時間體系,這便是著名物理學家 愛因斯坦所提到的狹義相對論

愛因斯坦告訴妳,時間并不一樣

時間的快慢

人們常說,時間是不變的,它就在那里,不會快一分也不會慢一分。

然而,這一卻在愛因斯坦面前都將重寫, 時間不是一塵不變的它會因為物體運動的速度產生改變,甚至會因為空間的變化而改變。

愛因斯坦劃時代的相對論指出,速度越快,尤其是越接近光速,那麼 時間在這個運動系統中就會變慢

按照這個說法,當一個人的速度足夠快, 達到了光速的99.99%,那麼他就會 看到過去的景象

當這個速度超越了光速,那麼在外界已經過了一年的情況下,該系統內或許只過了一天。

當運動達到光速

在愛因斯坦構建的這個框架中, 神仙是在超光速飛行的,他們生活另一個時間系統里。

因此「天上一天,地上一年」真的可以實現。

1971年,美國海軍的天文台做過這樣一個實驗。他們 讓兩架飛機分別從紐約飛往到倫敦,但是飛行的方向完全相反, 一個向東一個向西

這兩家飛機上放著 銫原子鐘,它們不是一般的時鐘,是利用原子的振動頻率記錄時間的精確工具。

與此同時,科學家將兩個銫原子鐘放在了天文台, 與天文台處于相對靜止的狀態

銫原子鐘

飛機起飛,經過一段時間的航行后,兩架飛機從東、西兩個方向抵達目的地,最后發現,這兩個在飛機上的銫原子鐘,相比于天文台內的兩個銫原子鐘, 出現了不同程度的慢

向東的銫原子鐘比天文台的 慢了59納秒,而向西的鐘 慢了273納秒

2005年,英國國家物理實驗室再次重復了這個實驗,這一次是從倫敦到紐約,還是使用的銫原子鐘,比1971年的更加精確。

更精確的銫原子鐘內部

這一次的實驗結果和1971年如出一轍,唯一的區別就在于東西方向的數據發生了對調,畢竟,紐約在倫敦的西邊。

兩次實驗的結果僅有4%的誤差,說明, 時間真的在運動中變慢了

于此可以認為, 只要空控制好速度,就可以做到運動一天,但是地球上過了一年的情況。

綜合來看,實現古人傳說的「天上一天,地上一年」有兩種方式,一種是找到一個天體,它的 自轉周期是365天

一種則是通過運動, 將運動系統的時間控制到與地球時間1天:1年的程度,這個速度是超越光速的。

然而,難也就難在了這里,如何將速度提高到光速以上?

如何達到光速?

無法突破的光速

光速是人類已知的速度最快的速度,宇宙中的其他射線速度都不及光速。

人類也用加速器對各種粒子進行加速,希望它們的速度可以達到光速,可是加速的結果是, 粒子只能無限接近于光速,但無論如何也達不到光速,更不要說超越光速了。

關于光速無法超越,愛因斯坦當初就有過解釋。

根據他的質能方程變換可以得到一個 質量與速度的關系式,人們認為的質量更古不變,其實也是一種有局限的認知,運動不僅能改變時間的快慢,也能 改變質量的大小

質量與速度的關系

按照質能方程的變形式, 速度越靠近光速,那麼質量就越大

當速度為光速時,物體質量無窮大。

可是, 宇宙中并不存在無限大的物質,這是違背宇宙的。

因此,愛因斯坦才認為,只有不具備質量的物質才能運動出光速, 光子就是這樣一種物質

物理學家們就光是什麼展開了激烈的討論,有的物理學家認為光是粒子,比如牛頓;有的物理學家認為光是波,比如惠更斯;還有一些科學家認為光既是粒子也是波,比如愛因斯坦。

光的波粒二象性

最后經過驗證, 光具有波粒二象性,它既是微粒光子組成的物質,同時也像波一樣在振蕩,因此光具有能量。

因為光具有波粒二象性,因此不同介質中的光速是不一樣的,我們常說的光速c,是光在真空中的速度。

大型強子對撞機(LHC),位于歐洲核子中心,它曾經將氫原子的質子加速到了光速的 99.9999991%

之后位于美國的 直線加速器(SLAC),將電子加速到光速的 99.999999995%,這是最近接近光速的一次。

不管是質子還是電子,都是具有質量的,它們 無論如何也無法突破光速

而巨觀物質,不要說接近光速了,能做到光速的1%都難。

大型強子對撞機

宇宙中的時間

光是人類已知的最大速度,可是卻不是宇宙中最大的速度。

宇宙的年齡大約140億歲,但是它的直徑卻達到了大約930億光年。

就連這930億光年,都不一定是宇宙的真實尺寸,這只是 人類的天文望遠鏡可以觀測到的范圍,被稱為 可視宇宙

在930億光年之外到底還有什麼,人類的天文望遠鏡看不見了,或許 光還沒有達到那里

這說明宇宙膨脹的速度超過了光速, 只有光到達的地方,人類才能用各種方式發現,比如光學望遠鏡,再比如射電望遠鏡。

宇宙膨脹的速度或許超過了光速

可如果光沒有達到, 那一片宇宙對于人類來說就是漆黑的,真真正正的漆黑,一片未知。

還有一個地方的速度或許超越了光速,那就是 黑洞之內

黑洞是宇宙中引力最大的存在,它可以將光吸進去, 只有超越光速的速度,才能逃離黑洞

人類是通過8台望遠鏡合作才拍攝到的黑洞照片,也就是說,黑洞也是有物質溢出人類才得以發現。

人類拍攝的黑洞照片

這是否說明,有一種物質的速度超過了光速,所以人類才接受到了黑洞傳來的信號,對它有了更深層次的了解。

總有同一種物質, 在黑洞的引力中幸存,但是這種物質人類目前沒有發現,也就不具有名字。

或許正是這種物質,然宇宙中存在有 時空隧道,可以從一個空間穿越到另一個空間。

我們所說的外星文明,或許就是發現了這一物質,利用它形成的時空隧道,從自己的母星來到了地球。

時空隧道

宇宙的奧秘不僅是天體,還有它的時間和空間。

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