先抖個機靈,摔個“銀河年”的概念。
銀河年(galactic year),也稱為宇宙年(cosmic year),是太陽系繞著銀河系中心公轉一週的時間,大約為2.25億至2.5億年之間。
它可以提供一個更“易於理解”的單位來說明宇宙尺度的時代。
好了,我們先有了合適的單位。
比如,下面這份年表開始於太陽系的誕生,現在是第20個銀河年(GY)。
4 GY:地球出現海洋
5 GY:生物出現
6 GY:原核生物出現
7 GY:細菌出現
10 GY:穩定的陸地出現
13 GY:真核生物出現
16 GY:多細胞生物體出現
17.8 GY:寒武紀大爆發
19 GY:大滅絕
19.6 GY:白堊紀-第三紀滅絕事件
20.0 GY:現代
第二個問題是在宇宙尺度下如何對標時間?
然而相對論告訴了我們“同時的相對性”,每個位置都有自己的時間線。
在狹小的地球上,這點誤差微乎其微,到了浩渺的宇宙中,對錶就難以執行了。
比如下面這個圖裡面,A,B,C三顆星互相距離1光年。
如果A自以為是,認為現在是2000年,他發出最快的信號(光速)以後,B和C都將在A的2001年收到A的2000年信號。
如果你覺得很簡單,以A為基準,定為2000年,B和C同時定為1999年好了。
但就有人會懟你了,為什麼不是2001年呢?
因為反過來,B和C上一年發出的信號,A也要一年以後收到呢。
更何況,如果加上三方通信,就更復雜了。比如A對B加密通信,B又轉給了C,C再轉給A,這時候究竟是±一年,還是±兩年呢?
相對論最大的歷史功績就是破除了牛頓的絕對時空觀,所以當我們控盤星系級尺度時,就應該升級到新的時空觀念。
通過狹義相對論,我們可以明白,宇宙中沒有哪個點是特殊的,可以作為對錶的參照點,但每一個點相對於其他位置的相對時間是可以被描述的。
這就是“光錐”的概念,所謂光錐,可以看作是閔可夫斯基時空下,一束光隨時間演化的軌跡。
簡單點說,如下圖,觀測者發出往四面八方的光,隨著時間的推移,這些光將以宇宙中最快的速度前行,到達可能抵達的最遠的位置,因此形成一個“未來光錐”。
從觀測者發光的那個時間點開始,所有可能的信息傳遞,都被包括在這個光錐以內。
反之亦然,觀測者可能接受到的信息,也形成一個“過去光錐”,在這個光錐以外的信息,觀測者在這個時間點是無法接收到的。
所謂“光錐以內,既是命運”。
為了更好的理解光錐的概念,可以看下圖。
比如你小時候在A點做了一件壞事,你的老師離你比較遠,在C點是看不到的,你可以放心大膽的逃避懲罰,而你爸爸離我比較近,在B點看到了,回家就把你一頓暴揍。
“光錐以內,即是命運!”這句話的意義就在你爹的棍棒裡。
我們再回到那個等邊三角形。
如果A點發射信息,那應該是這樣標註時間:
A:2000年
B、C:(+1年)
D、E、F:(+2年)【圖中未標註,自己想象】
而B點發射信息,也應該是這樣:
B:1000年
A、C:(+1年)
D、G:(+n年);E、F:(+m年)【圖中未標註,自己想象】
當然也有可能沒這麼麻煩,最大的可能就是發一個座標,然後數據庫自動計算光錐的相對時間。
以上是假設各方相對靜止或低速運動的情況,如果某飛船在銀河系內以亞光速運動,除了座標以外,還必須報出自己的速度(包括方向哦)。
由於相對論效應,自己以亞光速運動時,會發生尺縮鐘慢效應,和其他位置的相對時間也發生了變化,如下圖。
以上一切都在狹義相對論體系內構思,如果考慮銀河系中心的變態引力場,還需要考慮愛因斯坦方程的修正。
人類文明發展到那個階段,應該早已建立起銀河系每一個點的相對時空(注意,是時空)數據庫了。
到時候報一下座標即可,絕不會發生《星際穿越》裡,男女主冒冒失失就跑到黑洞附近的“大浪星”,讓飛船上老黑等了好幾十年。
而如果超光速通信可以成立,以上都不用看了,我刪帖。
鏈接:未來人類統治銀河系時,如何標記時間? - 知乎 https://www.zhihu.com/question/360946226/answer/954043763
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