【1】

西遊記中有這樣一個趣事：孫悟空怒辭弼馬溫反下天庭後，回到花果山衆猴都詢問他為什麼一走十幾年悄無聲息，孫悟空卻說自己在天界隻過了半個多月，對此孫悟空非常疑惑，猴子中一個老者出來給孫悟空解釋道：“天上一天，地下一年。”

原文出處：

孫悟空回至花果山上。隻見那四健将與各洞妖王，在那裡操演兵卒……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？”

這固然是吳承恩老先生的幻想，不過，從科學的角度該如何理解“天上一天，人間一年”呢？

【2】

一切得從邁克爾遜和莫雷的實驗說起。

20世紀初,邁克爾遜和莫雷為了檢驗光是否在以太中傳播，特意做了一個實驗，邁克爾遜和莫雷設計了一種幹涉儀，該儀器的精确度為0.01% ,即能測到1/100條條紋移動，用該儀器測條紋移動應該是很容易的，但實驗結果卻出乎意料，未發現任何條紋移動，即光的速度沒有改變。這一實驗結果讓邁克爾遜和莫雷開始自我懷疑，認為自己的實驗設計失敗了。

按照常理，太陽光經過運動到達地球，地球自轉過程中，你身處赤道，日出時被地球自轉帶着迎向太陽運動，日落時被地球自轉遠離太陽運動，這樣一來，日出時太陽光相對于你，速度肯定變快了，日落時也是變慢了。邁克爾遜與莫雷的實驗反而表明，光相對于你的速度完全不變。

這一實驗現象讓大部分科學家都懷疑人生了，很多人都說邁克爾遜和莫雷做了個假實驗。

【3】

隻有一個人相信邁克爾遜與莫雷的實驗沒有任何問題。

這個人就是年青時候的愛因斯坦，1905年，愛因斯坦根據邁克爾遜和莫雷的實驗推理：

❶光速不變

❷運動速度越快的物體，時間越慢。

當然，很多人并不認同這位小職員的“時間變慢”鬼話，直到他又提出了兩個有趣的實驗現象“鐘慢”和“尺縮”：一個钯原子鬧鐘被飛機攜帶以超音速飛行，繞地球幾圈後，發現钯原子鬧鐘與出發點的鬧鐘相比，它變慢了；尺子在高速運動下測量後發現尺子縮短了。此後又有諸多科學家的實驗證明了小小的專利局職員的觀點，他發表的那篇論文叫《狹義相對論》，其中一個核心觀點就是：物體移動速度越快，時間就會變得越慢。

【4】

假如孫悟空帶着一個鬧鐘，他翻一個筋鬥，其鬧鐘走的時間是一秒，那麼同樣在孫悟空翻一個筋鬥花費一秒的情況下，你在地球拿着的鬧鐘走了多長時間？

根據狹義相對論，利用光速不變原理，将這一情況帶入到洛倫茲因子公式中，已知孫悟空一個筋鬥十萬八千裡且隻花費了一秒時間，那麼孫悟空的運動速度約等于光速的1/3，即1/3c，帶入後得：

也就說，孫悟空以1/3光速運動一秒，而孫悟空的時間比地球上的你時間慢了3/2√2倍，即你的鬧鐘走了3/2√2秒，這樣看來好像時間變慢的也沒那麼吓人，實際上在低速運動下，這種時間變慢的變化甚至微乎其微，這也就是我們受到地球自轉影響的低速相對運動卻不能很直觀地感到時間扭曲的緣由，而一旦物質運動速度接近光速時，時鐘變慢的效應就會愈發明顯，實際上這是《狹義相對論》的“時間膨脹效應”。

如果再極端一點，神仙在天上的運行速度非常非常快，那“天上一天，人間一年”的事情是可以發生的。

【5】

那神仙在天上的運行速度大概是多少，才符合老猴所描述的情況呢？

一年約等于365天，也就是說地下的時間流速要比天上慢了約365倍，即天界相對于地下時間膨脹了365倍，根據愛因斯坦狹義相對論的觀點，利用洛倫茲因子進行計算，已經知道了天界相對于地下的時間慢了約365倍，即天界相對于地下的洛倫茲因子為365，将γ=365帶入洛倫茲因子公式：

變換後得到v²/c²=（365²-1）/365²，計算後得出，當天界相對于地下的運動速度約為光速的99.9992494％時，洛倫茲因子為365，天界時間為地下時間的1/365。

【6】

雖然我們在宏觀層面沒有辦法達到接近光速的速度，也無法讓神仙聽我們的話示範一下他們的生活，但我們可以從微觀層面的實驗進行驗證。

靜止狀态的實驗室中，實驗者将微觀μ子通過加速器加速到光速的99.5％，觀測μ子的狀态後發現，μ子的平均壽命延長了。

根據洛倫茲因子公式，計算後發現，以約99.5%的光速運動的μ子，其存在時間會比實驗室内時間慢10倍，即壽命大約會增大10倍。

回到宏觀層面，如果一艘飛船從地球出發後，加速到接近光速并飛到距離地球十萬光年的星系，在地球觀察者的眼中飛船花費了十萬年的時間，但是飛船上的宇航員隻覺得過了幾天，這與孫悟空所遭遇的“天上一天，地下一年”情景類似。

無獨有偶，《星際穿越》中也有在外星球呆1小時，但飛船已過七年的情節，這不是幻想，事實上隻需外星球一直以99.99999997340526％的光速運動就可以達成。

【7】

細心的讀者可能會發現問題：實驗室的人觀測到高速運動的μ子比它靜止的夥伴活得長了10倍，但是μ子也隻是和它靜止的夥伴一樣，在這十倍壽命中隻完成了一件事——自我分裂直至死亡，而且高速運動的μ子的時間體驗與它靜止的夥伴是一緻的。

這是什麼意思呢？假設孫悟空去了天宮，雖然他的時間會變慢，看似實現了“長生不老”，但實際上他隻能完成與其他猴子差不多的事情，也就是猴子們在花果山上隻能看完一本《西遊記》，孫悟空在天上一生也隻能看完一本《西遊記》。

如果此時地面的猴子可以觀察天上的孫悟空，它會覺得在看“慢鏡頭”，并嘲笑略低于光速運動的孫悟空讀書效率低下。

【8】

從這一點來看，《西遊記》裡的科學設定沒有問題。

猴子在花果山自得其樂，孫悟空在天上也是交朋結友。

各自逍遙，互不影響。

隻有當孫悟空回到花果山時，兩地的時間流速差異才讓美猴王大吃一驚。

所以，在仙界吃人參果實質是從物理意義上延長生命，神仙和普通人經曆同樣的生命周期，體驗同樣的時間維度，神仙不能比人多思考哪怕一個問題，這就形成一個非常怪誕的現象：神仙獲得了凡人眼中的壽命延長，但自己的人生體驗卻未被增加分毫。

這樣的“長生不老”有什麼意義呢？與通過加速運動實現壽命的人相比，我們彼此的生命總和依舊不變，都是在各自的時空中經曆隻屬于自己的一個完整生命周期罷了。

加速的隻有相對體系中軀體的衰老時間，而我們的思想與靈魂并不因被加速得以延續！

所以，神仙沒有那麼美好。

天上人間，并無區别。

大聖猴子，衆生平等。

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