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用愛因斯坦相對論解釋西遊記中「天上一天,地上一年」

本主题由 大象 于 2018-5-25 17:38 加入精华

用愛因斯坦相對論解釋西遊記中「天上一天,地上一年」

腦洞大開:用愛因斯坦相對論解釋西遊記中「天上一天,地上一年」
茶話江湖

《西遊記》作為中國古代四大名著之一,書中的故事不僅妙趣橫生、引人入勝,就連裡面的人物、情節、場面,都極盡幻化之能事,甚至還包含了一些現代科學才能解釋的科學現象,讓人不禁感慨吳承恩那天馬行空的想像力。以前看《西遊記》,對裡面「天上一日,下界一年」的說法充滿了濃厚的興趣,認為吳承恩的這種幻想幾乎超越了人類的想像力,直到學了高中物理之後,才認為這個天才的幻想其實是一種科學的真實。

「天上一日,下界一年」的說法第一次出現是在《西遊記》第四回「官封弼馬心何足,名注齊天意未寧」,孫悟空知道弼馬溫職位太低後,一怒之下回到了花果山,一群猴都來叩頭,迎接進洞天深處,請猴王高登寶位,一壁廂辦酒接風都道:「恭喜大王,上界去十數年,想必得意榮歸也?」猴王道:「我才半月有餘,那裡有十數年?」眾猴道:「大王,你在天上,不覺時辰。天上一日,就是下界一年哩。」

怎樣解釋這個現象呢?為此,小編可是煞費苦心,用了整整一天的時間又複習了高中時候所學的愛因斯坦的相對論,當年讀書也沒那麼刻苦。

在狹義相對論中,光速是一定的,是測量時、空的共同尺子,時、空的變化在此共尺上表現依存規律,即遵從洛倫茲變換,時、空的測量數值是相對於具體慣性系的。所以,時間和空間不是獨立的、絕對的,而是相互關聯的、可變的,任何一方的變化都包含著對方的變化。

這個聽起來很難理解,沒有關係,當年愛因思坦跟當時世界頂尖物理學家們講也只有四個還是十個人能聽懂一點。這裡有個經典的例子,不過為了形象化用球比作了光子。



小明在行進的火車上拍皮球,拍兩下,把皮球。看做一個光子,在小明看來這個光子走的路程就是手掌到火車地板的距離的2倍,按2米算。

這時候在站台上,有一個小強朋友,他看到皮球的運動軌跡跟小明的不一樣(小明看到的是垂直的一上一下:「II」),因為火車有一個向前的速度,所以小強看到的是「V」這個軌跡,這個軌跡就不是2m了,考慮到角度、速度的影響,姑且按2.5m算吧,

那麼,我們來算算在同一個事件上(皮球從手中掉到火車地面,彈起到小明手中)他們看到光子所需的時間是多少吧:t(明)=2/c ,t(強)=2.5/c。這裡小強看到的光子所用的時間要長,也就是說時間變慢了,原因就是同一件事不在同一慣性系中,小明的慣性系是火車,而小強的慣性系是站台。

「天上一日,下界一年」也是同樣的道理, 「天上」是一個慣性系,「下界」是另外一個慣性系。設你處在「下界」感到「天上一天」的時間流逝為t(86400×365秒),而天上神仙感覺時間流逝為t0(86400秒),光速為c(3×10^8米/秒),天上神仙的速度為v。

根據洛侖茲時間變換(即不同慣性系下的時間變換)公式t=t0* √(1-v^2/c^2) ,求得v=299998874.1米/秒,接近於光速。
也就是說如果「天上一日,下界一年」的話,那麼天上神仙相對於下界的運動速度要接近光速才行。但是這個時候的質量由於相對膨脹而接近正無窮大,神仙能不能做到不知道,反正人類目前還無法將人這樣重的物體加速到光的速度。

英國著名物理學家史蒂芬·霍金曾經說,如果能打造一艘接近光速在宇宙飛行的太空船,那麼這時在太空船上過一天,就等於地上過一年,霍金將這艘巨型飛船稱為「相對論飛船」。其實,霍金的這種設想在幾百年前的中國就已經有了,吳承恩《西遊記》中的「天上」就像這個「相對論飛船」,相對於「下界」,「天上」的飛行速度已接近光速。
愛因斯坦的狹義相對論,我們可以用一句最簡單的話來概括,雖然這種方法從科學的角度來講可能不是很嚴謹,但更有利於我們這些非愛因斯坦人士的理解。那就是當一個慣性系相對於另一個慣性系速度越大時,完成同一件事情所用的時間就越少。「天上」整體速度快,所用時間就少,「下界」整體速度慢,所用時間就多,所以會讓人感覺時間流逝的慢,當「天庭」速度相對於「下界」達到光速時,就是所謂的「天上一日,下界一年」。

當然,《西遊記》中「天上一日,下界一年」的說法還有另一種科學解釋,在這裡就不再敘述了,畢竟太傷腦細胞,明天小編再給大家整理,感興趣的可以關注我的頭條號「茶話江湖」關註明天的內容。


source: https://kknews.cc/culture/64xoyq.html
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