古人说的“天上一天地上一年”科学吗,那么请问飞船的速度是多少?
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要计算出飞船的速度其实比较简单,但这不是重点,相信大家更感兴趣的是,古人并不知道相对论,为什么会提出与相对论暗合的说法,下面我们就来讨论一下。

一个物体的运动速度越快,它感受到的时间流逝速度就越慢,这就是爱因斯坦在相对论中提出的“钟慢效应”,其公式如下图所示。

根据该公式,我们很可很容易的计算出,当飞船的速度达到大约0.99999925倍光速的时候,就可以达到“天上一天地上一年”的效果。

古人说的“天上一天地上一年”科学吗?他们为什么会这样说?

在没有电的古代,人们在黑夜里可以做的事情是非常少的,因此在那时有很多人都喜欢在黑夜里仰望星空。久而久之,人们很可能就会注意到一个特殊的现象,那就是当天观测到的星空布局总是会比上个月的同一日晚1个时辰出现,例如古人在6月8日晚上7点观测到的星空布局,会在7月8日晚上9点出现(注:古人的一个时辰就是现代的两个小时,为了简单直观,这里做了换算)。

在观测到这个现象以后,古人可以很可能会得出这样一个结论:地上过去了1个月,天上的星星却只走了1个时辰,也就是说天上的1个时辰与地上的1个月相等,这样换算出来,就刚好是“天上一天地上一年”。由此我们可以看到,古人的这种说法很可能与这个现象有关。

那么为什么会出现这样的现象呢?

虽然时间与我们的生活息息相关,但是时间却是一个抽象的概念,因此人们需要利用一些有规律的周期性事件来定义时间的单位。在很久以前,古人就观察到了太阳一直在非常有规律地东升西落,于是就把太阳连续两次经过中天(即天空的正上方)的时间间隔定义为1天,然后再把这段时间平均分割成12份,每一份就是1个时辰(也就是2个小时)。

我们可以将根据以上方法所定义的一天称为一个“太阳日”,与之相对应的,我们可以将一颗除太阳以外的特定恒星连续两次经过中天的时间间隔,定义为一个“恒星日”。

需要注意的是,一个“太阳日”并不等于一个“恒星日”,为什么呢?这是因为地球公转的原因,由于宇宙中的其他恒星与地球的距离相当的遥远(最近的也在4.22光年以外),地球的公转运动对其他恒星在天空中位置的影响可以忽略不计,而对于太阳来说,这种影响就不可忽略了。

如上图所示,假设在时间1的时候,太阳和某颗恒星都位于地球的中天,到了时间2的时候,地球刚好自转一圈。我们可以看到,由于地球的公转对其他恒星在天空中位置的影响可以忽略不计,在时间2的时候,这颗恒星在天空中的位置就已经到达地球的中天了,但太阳在天空中的位置则会因为受地球公转的影响而需要在时间3的时候才能够到达地球的中天,在时间3的位置,地球已经多转了大约365分之1圈。

于是我们就知道了“一个太阳日 = 一个恒星日 x(1 + 1/365)”,经过简单的就可以得出,一个“太阳日”比一个“恒星日”要多大约4分钟的时间。这就意味着,当我们以“太阳日”为标准来观测某颗恒星在天空中的某个特定时间点上的位置时,平均每一天这颗恒星都会提前4分钟到达该位置,1个月就会提前两个小时,也就是一个时辰。

综上所述,虽然“天上一天地上一年”与爱因斯坦的理论暗合,但其实古人并没有相对论的相关概念,而他们之所以会有这种说法,很可能就是观测星象的结果。


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2020年4月14日 15:43
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