“天上一日，地上一年”，是一个从古至今广为流传的俗语。明朝的吴承恩将它写进神魔小说西游记的故事设定中，又进一步推进了这句话的流传程度。可古人是怎么知道天上一天，地上一年的呢？这句话中有没有科学道理呢？
天上一天，人间一年
古代理论：
在古代，君权神授的思想使得古人对天高度重视。各朝各代都有设立天文官，他们居于庙堂之高，唯一的职责就是每天晚上看星星。久而久之，就有人发现了一个奇特现象，当天观测到的星空布局，总是会比上个月的同一日晚两个小时出现。
天文官的使命
例如：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。这些天文官就想，地上过去了1个月，天上的星星却只走了1个时辰即现在的两小时。那么，天上的1个时辰不就和地上的1个月相等。一天有十二个时辰，天上的一天不就是地上的一年吗？按照当时的科技水平这个理论非常正确！
星空布局
现代科学原理：
现代也有科学原理，可以证明古人猜想的可能性，那就是爱因斯坦的相对论。狭义相对论的核心是光速是恒定不变的，所有物体的运动甚至时间本身都必须与之相对应。由此，爱因斯坦提出时间是相对的，你可以理解为宇宙中没有一个统一的时间，人与人之间的时间是有差别的。
狭义相对论的思考
这里我们引入经典的火车实验
如果密码哥坐在行驶的火车上，另一个观察者小百在地面，同时有两束光在相同的距离分别照向车头和车尾。在小百看来，这两束光同时到达车头和车尾，而在密码哥看来车头的光先到达，在小百看来同时发生的两件事，在密码哥看来却不是同时发生的，这就是时间的相对性。
火车实验
接着我们引入两个概念，引力质量和惯性质量。
惯性质量简单来说，就是物体改变运动状态时所受的力。比如，电梯上升所需的向上的拉力，或者物体加速时所需的动力，引力质量就是物体在天平上的重量。根据爱因斯坦在广义相对论中提出的等效原理，引力质量和惯性质量是等效的。运动速度越大，惯性质量越大，引力质量也就越大。两者综合起来就可以得到时间膨胀效应，那就是物体质量越大，它附近的时间流逝越慢。
惯性质量
为了便于理解，在引入一个例子：
人站在蹦蹦床上时，人的质量越大，蹦蹦床向下凹陷的程度就越大。当光在凹陷的部分运动时，光运动的最短路程不再是直线而是曲线，这样光运动的路程就增加了。
速度等于路程除以时间，为了使光速保持不变，就必须增加光运动的时间。凹陷程度越大也就是人的质量越大，光走过的路程越远，运动的时间越长，这就是时间膨胀效应。
时间膨胀效应
电影《星际穿越》中，就是巧妙地运用时间膨胀效应，制造出惊艳的科幻视觉效果。男主从超大质量黑洞附近的米勒行星，回到太空中的飞船上时，他的女儿已经从小女孩变成大姑娘了。之后男主进入超大质量黑洞又出来时，他的女儿已经变成了古稀老人了，这种奇妙的现象。跟天上一天地上一年的概念有异曲同工之处，更是印证了这句话具有一定的科学性。
《星际穿越》海报
那么如何运用相对论，解释天上一天地上一年的科学性呢？
这里运用到爱因斯坦的钟慢公式，当天庭的运动速度等于光速时，就可以实现天上一天地上一年。中国古代长期领先世界的天文学，使得古人更早地对宇宙奥秘进行猜想。而爱因斯坦的相对论，不仅可以帮助我们对这些猜想进行科学的理解，还被运用到实际生活当中。比如全球GPS定位系统，将时间膨胀效应运用其中，可以减少数十公里的定位误差。同时，也对人类探索宇宙，提供了理论基础。
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