天上一天人间一年是真的吗?宇航员在月球待一天,地球过了多久?

如题所述

第1个回答  2022-07-24

近年来不少国家都把 载人登月 重新提上了日程,希望有朝一日人类可以在月球上居住。如果人类在月球上生活,那这会是一种怎样的体验呢?

天上一天,人间一年 ,这似乎是我国许多神话故事中的一个设定 。那要是在月球,是否能够像神话故事里讲述的那样,并有着此番体验呢?


虽然我们普通人到不了月球,但从某种程度上讲,兴许还真是这种体验。这种“神仙”般的日子是怎么来的?接下来会从科学的角度为大家解释这种感受。

时间对我们日常生活中的每个人都有重要的影响,通过感知时间的流逝变化,我们给未来制定计划,安排当天的行程。但你有没有想过,这种时间从哪里来?或者说为什么会有这种变化?


其实关于时间的感受,相信绝大数人都是靠着手机或者钟表来进行确认的。即便没有这些东西, 人们判断时间的流逝则是以 事物的变化和运动 来判断的

比如 日出日落 中物体的影子,夜里 月球的月相变化 ,但我们无论用什么方式、什么手段都需要一个参照物去辨别这种动态变化。


说到这儿,想必有不少人会联想到爱因斯坦提到的相对论。 相对论中揭示了 物质与时空 之间的关系,以及它们在不同运动状态下的变化。

狭义相对论中提到,对于惯性参考系中的观察者来讲,相对于他们移动的时间在测量中会比他们的参考系中静止的时间慢。这种情况有时被称为 狭义相对论时间膨胀 。这种变化会随着相对速度越快,彼此之间的时间膨胀越大。 如果接近光速,时间甚至会减慢到停止。


由此在这个理论上,一个非常有趣的例子就是时间膨胀中的车辆,这辆车速度足够快,那么他们在短时间里的运行,会让他们进入“未来”。 速度越快越明显, 车内一年 的时间则是 车外十年 的时间

千万不要觉得这是在瞎说,狭义相对论的这种例子已经被各种实验反复论证,是具有实际参考意义的。现实生活中最经典的应用就是卫星导航系统。


重力或加速度 变化引起的时间膨胀,对 地球上空的卫星 就会产生微弱的影响 。这种影响则表现为每隔一段时间,科学家就会纠正卫星上的时间差,虽然这种时间差非常小,通常只有几纳秒或者微秒。

不过这种误差也足够对观测和卫星同步造成影响了,现有的原子钟即便非常精确,但也逃脱不了这种时间偏差。 对于空间站的宇航员而言, 相对速度的变化 也会让他们的时间变慢 ,不过这种变化几乎可以忽略不计,因为时间太短了。


即使是在太空中生活过最久的宇航员, 也就比地球上的人类在时间上快了 0.02秒 。所以回到之前的问题上来,这对在月球上生活的宇航员来讲,这种变化是如何的。

从时间计算上来看, 地球时间是以 自身公转和自转 得到的地球时间 。常规意义上我们所说的时间是,也就是地球时间为24小时。较于整个天体系统来讲,地球围绕太阳公转,从恒星自转周期讲,地球时间应该是23小时56分4点1秒。


而月球作为地球的卫星, 由于 潮汐锁定 的原因,月球自转与地球轨道周期出现了一种 同步现象 。对于月球来讲,它自身的周期相较于地球、太阳,它的恒星自转周期在27.3天。

也就是说, 如果宇航员在月球上呆一天,相当于在地球上度过近一个月 ,这虽然看上去没有想象的那么夸张,但仍会让人感受到宇宙的神奇。


就时间而言,我们看待时间取决于一个参照物,这种参照对比下,月球确实是比地球慢了不少。准确地讲,这是月球时间和地球时间。要想同步对比,还得把它们放在同一参照系中。

这时我们就要从 广义相对论 上来讲了,广义相对论是引力的度量理论,同时在参考系上是非惯性参考系。 广义相对论中的时空属性的变化是由 重力影响 所导致 ,由于这种影响,时空出现的变化会反应在物体运动上,而物体运动也会反作用于时空之中。


这种由重力差异导致的时空变化也使得 不同高度的原子钟会有不同的时间 。现在再来看看地球和月球的引力,地球引力明显更大,重力表现为月球只有地球重力的六分之一。

这时你也许会说,既然如此,那在时间上,把1秒折合过去不就能计算出月球的时间差了吗?广义相对论可不是一两个数字变换那么简单。事实上,如今整个宇宙模型都是以广义相对论为基础,还有其他各种引力作用和变化在影响着月球。


如果想要计算到月球上的时间差异,可能得等到以后原子钟在月球上的运行才知道了。不过有一点可以肯定的是, 月球的重力作用 还不足以改变整个月球时间的体验,最多可能就几纳秒的差距

不然当年从月球上回来的阿姆斯特朗可能真的要穿越到未来了,除了黑洞这种纯粹的引力作用扭曲出来的时空,很难有改变时间流逝的天体。


那么究竟什么是时间呢?可以这么说, 时间既存在,也不存在 。你的时间取决于你自己,这看上去像是一个哲学问题。直到今天,人们也没有完全弄明白这种感知体验是如何来的。

神经科学家一直无法确定大脑中的哪个部位是负责感知时间流逝的。但人类很聪明的一点在于,我们可以将这种抽象化的概念转变为实际体验 。


并且在实际的时间估算中,还算比较准确。也许是直觉,又或者借助了参考,但无论如何时间感知这种概念非常复杂。无论是人类 历史 文化中的形成,还是爱因斯坦的研究中。

另外在 心理学 上,内心体验的变化也会让我们的时间感知变得不一样。最常见的表现为, 当我们感受到快乐时,总会觉得时间流逝很快。而伤心难过时,这种时间体验会被拉长放大


运动表现 里,人甚至会在高度专注的情况对时间表现出极高的敏感性,运动能力会变得更加优秀。特别是在一些高强度的对抗竞技运动中,比如不少拳击运动员都会有类似的经历, 这种 高度集中的状态 让他们能够看清对手的出拳动作,就像是时间被放慢了一般 。

但无论如何我们都知道,这种时间放慢是不可能的,并且前文已经说到,时间这种东西,本质上是一种时空概念,是运动变化本身。


科学界每天都会对这个世界产生新的看法,每一次新的发现可能都是对人类的一种考验。生命体验留存在这时间里,使得我们能够感知到周围变化。

回到关于地球和月球的讨论中来,载人登月很快就会在未来5年得到重现 。这时人们将会有更多的数据去对比地月之间的时间流逝。看向月球去,似乎一切都没有任何变化,既然时间长短无法被改变,不过我们可以重新改变对时间的看法和态度。

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