为什么孙悟空在天上一天

西游记中有这样一个趣事：孙悟空怒辞弼马温反下天庭后，回到花果山众猴都询问他为什么一走十几年悄无声息，孙悟空却说自己在天界只过了半个多月，对此孙悟空非常疑惑，猴子中一个老者出来给孙悟空解释道：“天上一天，地下一年。”

原文出处：

孙悟空回至花果山上。只见那四健将与各洞妖王，在那里操演兵卒……都道：“恭喜大王，上界去十数年，想必得意荣归也？”猴王道：“我才半月有余，那里有十数年？”

这固然是吴承恩老先生的幻想，不过，从科学的角度该如何理解“天上一天，人间一年”呢？

一切得从迈克尔逊和莫雷的实验说起。

20世纪初,迈克尔逊和莫雷为了检验光是否在以太中传播，特意做了一个实验，迈克尔逊和莫雷设计了一种干涉仪，该仪器的精确度为0.01% ,即能测到1/100条条纹移动，用该仪器测条纹移动应该是很容易的，但实验结果却出乎意料，未发现任何条纹移动，即光的速度没有改变。这一实验结果让迈克尔逊和莫雷开始自我怀疑，认为自己的实验设计失败了。

按照常理，太阳光经过运动到达地球，地球自转过程中，你身处赤道，日出时被地球自转带着迎向太阳运动，日落时被地球自转远离太阳运动，这样一来，日出时太阳光相对于你，速度肯定变快了，日落时也是变慢了。迈克尔逊与莫雷的实验反而表明，光相对于你的速度完全不变。

这一实验现象让大部分科学家都怀疑人生了，很多人都说迈克尔逊和莫雷做了个假实验。

只有一个人相信迈克尔逊与莫雷的实验没有任何问题。

这个人就是年青时候的爱因斯坦，1905年，爱因斯坦根据迈克尔逊和莫雷的实验推理：

❶光速不变

❷运动速度越快的物体，时间越慢。

当然，很多人并不认同这位小职员的“时间变慢”鬼话，直到他又提出了两个有趣的实验现象“钟慢”和“尺缩”：一个钯原子闹钟被飞机携带以超音速飞行，绕地球几圈后，发现钯原子闹钟与出发点的闹钟相比，它变慢了；尺子在高速运动下测量后发现尺子缩短了。此后又有诸多科学家的实验证明了小小的专利局职员的观点，他发表的那篇论文叫《狭义相对论》，其中一个核心观点就是：物体移动速度越快，时间就会变得越慢。

假如孙悟空带着一个闹钟，他翻一个筋斗，其闹钟走的时间是一秒，那么同样在孙悟空翻一个筋斗花费一秒的情况下，你在地球拿着的闹钟走了多长时间？

根据狭义相对论，利用光速不变原理，将这一情况带入到洛伦兹因子公式中，已知孙悟空一个筋斗十万八千里且只花费了一秒时间，那么孙悟空的运动速度约等于光速的1/3，即1/3c，带入后得：

也就说，孙悟空以1/3光速运动一秒，而孙悟空的时间比地球上的你时间慢了3/2√2倍，即你的闹钟走了3/2√2秒，这样看来好像时间变慢的也没那么吓人，实际上在低速运动下，这种时间变慢的变化甚至微乎其微，这也就是我们受到地球自转影响的低速相对运动却不能很直观地感到时间扭曲的缘由，而一旦物质运动速度接近光速时，时钟变慢的效应就会愈发明显，实际上这是《狭义相对论》的“时间膨胀效应”。

如果再极端一点，神仙在天上的运行速度非常非常快，那“天上一天，人间一年”的事情是可以发生的。

那神仙在天上的运行速度大概是多少，才符合老猴所描述的情况呢？

一年约等于365天，也就是说地下的时间流速要比天上慢了约365倍，即天界相对于地下时间膨胀了365倍，根据爱因斯坦狭义相对论的观点，利用洛伦兹因子进行计算，已经知道了天界相对于地下的时间慢了约365倍，即天界相对于地下的洛伦兹因子为365，将γ=365带入洛伦兹因子公式：

变换后得到v²/c²=（365²-1）/365²，计算后得出，当天界相对于地下的运动速度约为光速的99.9992494％时，洛伦兹因子为365，天界时间为地下时间的1/365。

虽然我们在宏观层面没有办法达到接近光速的速度，也无法让神仙听我们的话示范一下他们的生活，但我们可以从微观层面的实验进行验证。

静止状态的实验室中，实验者将微观μ子通过加速器加速到光速的99.5％，观测μ子的状态后发现，μ子的平均寿命延长了。

根据洛伦兹因子公式，计算后发现，以约99.5%的光速运动的μ子，其存在时间会比实验室内时间慢10倍，即寿命大约会增大10倍。

回到宏观层面，如果一艘飞船从地球出发后，加速到接近光速并飞到距离地球十万光年的星系，在地球观察者的眼中飞船花费了十万年的时间，但是飞船上的宇航员只觉得过了几天，这与孙悟空所遭遇的“天上一天，地下一年”情景类似。

无独有偶，《星际穿越》中也有在外星球呆1小时，但飞船已过七年的情节，这不是幻想，事实上只需外星球一直以99.99999997340526％的光速运动就可以达成。

细心的头条读者可能会发现问题：实验室的人观测到高速运动的μ子比它静止的伙伴活得长了10倍，但是μ子也只是和它静止的伙伴一样，在这十倍寿命中只完成了一件事——自我分裂直至死亡，而且高速运动的μ子的时间体验与它静止的伙伴是一致的。

这是什么意思呢？假设孙悟空去了天宫，虽然他的时间会变慢，看似实现了“长生不老”，但实际上他只能完成与其他猴子差不多的事情，也就是猴子们在花果山上只能看完一本《西游记》，孙悟空在天上一生也只能看完一本《西游记》。

如果此时地面的猴子可以观察天上的孙悟空，它会觉得在看“慢镜头”，并嘲笑略低于光速运动的孙悟空读书效率低下。

从这一点来看，《西游记》里的科学设定没有问题。

猴子在花果山自得其乐，孙悟空在天上也是交朋结友。

各自逍遥，互不影响。

只有当孙悟空回到花果山时，两地的时间流速差异才让美猴王大吃一惊。

所以，在仙界吃人参果实质是从物理意义上延长生命，神仙和普通人经历同样的生命周期，体验同样的时间维度，神仙不能比人多思考哪怕一个问题，这就形成一个非常怪诞的现象：神仙获得了凡人眼中的寿命延长，但自己的人生体验却未被增加分毫。

这样的“长生不老”有什么意义呢？与通过加速运动实现寿命的人相比，我们彼此的生命总和依旧不变，都是在各自的时空中经历只属于自己的一个完整生命周期罢了。

加速的只有相对体系中躯体的衰老时间，而我们的思想与灵魂并不因被加速得以延续！

所以，神仙没有那么美好。

天上人间，并无区别。

大圣猴子，众生平等。

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