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说说“天上一天地上一年”该怎么理解

涉及到时间和长度相对性的问题,总是特别烧脑的。

比如说,相对运动的两个物体,尺缩钟慢,但是既然相对运动,那么谁缩了,谁慢了?虽然从公式上看,似乎是不可区分的,但是,如果真的不可区分,那就必然会出现双生子佯谬的问题。

所以到底谁缩了?谁慢了?

古语有云,“天上一天地上一年”,咱们现在就说说这个说法,如果说它是真的,是对的,应该如何解读。

你看,天上一天地上一年,说的是不是,天上一天的时间和地上一年的时间一样长?一年365.24天,一天86400秒,那就是31556736秒,而一天就是86400秒,而这两个时间若是一样长,意思就是说,天上的86400秒就等于地上的31556736秒。我们可以用两条线段画出来,两条线段一样长,一条分成86400份,说的是天上的时间,一条分成31556736分,说的是地上的时间。那一份,都说的是1秒。

不难看出,天上那一秒的长度,可比地上的一秒的长度长多了。换一种容易的理解方式,如果地上的人的动作是正常的,那么天上的就像是电影里面放的慢动作;如果天上的人的动作是正常的,地上的人就是在倍速快进。

也就是说,基于这种理解,从天上看地上,地上的人很快就老死了,而从地上看天上,天上的人几乎一动不动。

这个理解似乎是天衣无缝的,而且绝对可以解释“天人命长”,但有趣的是,这种“命长”有点“乌龟”的意思。如果完全按照相对论理解,那么其实天上的人看地上的,也是慢如乌龟。

所以这事,狭义相对论解不了。

这时候广义相对论就出来了。我们知道,在引力场中,时间是膨胀的,按照《星际穿越》的那种理解方式(科幻也是要有科学基础的,软的也好硬的也好,总不能胡编乱造),地上的才是“龟速“,那么现在来说,是不是“广义相对论”和“古语有云”又打架了?

所以回来再看一遍,古语有云,怎么理解:我们是如何理解时间的?放下所谓过去现在未来的这种时间之箭的方向不说(因为此时没有谈论这个问题的条件),就看时间的单位大小如何定义。比如把你放在一个黑屋子里面,不见天日,也没有时钟或者任何知道外面时间的设备,你如何度量自己的时间进程呢?(这里省略一万字,关于这个问题有个实验不妨自己查一下)。

我们只能依靠自己的生物节律,虽然我们也知道它是不准的。比如说,我们按照自己的生物节律来做事,比如数十个数的时间当作一个时间单位(比数一个数要好,因为可以求平均数),那么我们记录时间,实际上就是记录了我们数了多少遍的“10个数”。比如我们数了10000个数,我们就说,我们经过了1000个时间单位(随便叫什么都行,反正就是时间单位)。

现在A和B两个人分别被放在上述的黑屋子里面,两人不能交换信息。A数10个数为他自己的一个时间单位,B数10个数也为B自己的时间单位,但是观察者发现A数10个数的时间里面,B只能数一个数,现在观察者开始观察,一段时间之后停止观察(这意味着A和B的计数对于观察者来说,同时开始,同时结束),谁数的数多?显然是A。比如B数了1万个数,这时候A数了10万个数。而如果我们要求的都是数1万个数,谁先数完?显然也是A。把1000个时间单位,当成A和B各自完成同一个任务的时间度量,因为A本身就快,所以完成同样的一个任务,用1000个时间单位,对于观察者来说,他用的时间就少。而B的时间单位是A的10倍那么长,所以完成同样的任务,B用的时间就要长得多。

让我们回来看“天上一天地上一年”,如果我们讨论的是做同样一件事,天上一天就能完成,而地上要用一年来完成,是不是就符合了“天上更快,地上更慢”的这样一种广义相对论推导出来的结论?而这件事,就是完成一个叫做“一天”(天上)或者”一年“(地上)的周期。所以实际上,若我们用”周期“而不是“等时性”来理解,就完全讲得通了。

不过这时候你又会问了,既然”天上的“那么”快“,难道不是”死的快“吗?就像一个人,他什么都比别人快,难道衰老不也一样快?而那些求长生不老而想当神仙的,岂不都“走反了”?

答曰,“善哉善哉,非也非也”。

我们知道概率这个概念实际上是从频率而来,频率‌是指在一定时间内某事件发生的次数与总次数的比值,概率‌则是描述随机事件发生的可能性大小的量度。一般来说,我们观测一个事件,它在一段时间里面出现的次数越多,可以推断它下一个观测点出现的概率越高。A和B在同样的时间里面,A出现的频率为B出现的频率的10倍。我们就可以认为下一个时间上的检测点,A出现的概率为B出现概率的10倍,由此,我们写出如下公式,

P(A)=10P(B)

各自不出现概率的比为,

(1-P(A))/(1-P(B)) = (1-10P(B))/(1-P(B))<1

也就是B比A更不容易出现,或者说A比B更容易出现。给定一个时间段,比如这个时间段是观察者的1000单位,那么A出现到A消失的过程占用的总时间单位数量就比B出现到B消失占用的总时间单位数量要多,或者只要A,B以及观察者的时间连续性不受影响,那么A相对于B来说,“命”就更长。

所以现实的情况就是,“天上的”不但做事快,而且“命也长”,但是这都是相对于观察者来说的,至于他自己,还是按照他自己的时间单位走的,就像“地上的”也是按照自己的时间单位走的一样。两者若不比较,啥事都没有,但若要比较,恐怕就很悲剧了。

所以,好言相劝:别比较,因为总有更“天上的”或者更”地上的“,别把自己变成”相对论悲剧”。


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