为什么孙悟空在天上一天，而猴子在花果山一年

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 。