以下内容节选自《时空是怎样弯曲的-图解广义相对论》

对于一个充满好奇心的人来说，最震撼人心的事情莫过于我们曾经无比坚信的结论只是一种错觉，而世界的真实模样就隐藏在这些错觉背后。那么，接下来我们先通过一颗假想星球来了解一下这个真实模样，一个在日常生活体验中察觉不到，但又真实存在的模样。

第1 章 樱满集星——不曾感知到的世界的真实模样

   想象宇宙中存在这样一颗星球，它的半径只有10公里（km），但质量却是太阳那么大，如图5所示。很显然，相对地球来说，这颗星球的密度是巨大的，大到每立方厘米的物质就有上亿吨，这和中子星的密度差不多了。生命在这样的星球上无论如何都无法存在，比如一个人不幸被搬到这颗星球表面，那么他在一瞬间就会被强大的重力压扁，扁到还没有一张纸厚。不过，为了更形象地展示广义相对论世界的真实模样，我们想象人类仍然可以生活在此星球上。因此我们把这颗星球称为“樱满集星”（imagined planet），星球上生活的人称为“樱满集星人”。

满集星人体验到的世界模样与地球人体验到的世界模样完全不同。不过，这里只描绘满集星人在时间流逝快慢、空间长度、质量大小、能量大小、光速大小等各方面的体验，而假设其他方面的体验和地球上的体验是一样的。比如假设在樱满集星上，一天也是24小时，一年也是365天，也存在平原、丘陵、高原。假设平原海拔为1米，丘陵海拔为2000米，高原海拔为4000米。尽管樱满集星的半径才10公理，但为了和大家在地球上都熟悉的体验进行对比，我们仍然假设樱满集星上存在海拔4000米的高原。

第一幕 樱满集星人体验到的时间

    首先描绘一下樱满集星人在时间方面的不同感受。假设在海拔2000米的丘陵地区，有一栋200米高的公司大楼。在这栋大楼里，公司高管们都在一楼办公，这不是因为公司高管们大公无私，把公司顶楼让给员工享用，而是因为与在顶楼办公相比，在底楼办公每天可以年轻4分30秒，1年就会年轻1天零3小时，到60岁时就会年轻2个月零8天了。为便于计算，这里以从出生开始就全年工作为假设。

    如果一个贪心的樱满集星人不满足于只年轻2个多月，他可以搬到海拔只有1米的平原地区去住。由于平原海拔相比丘陵降低了约2000米，他会比一直待在丘陵地区的樱满集星人年轻23个月。也就是说，当一直待在丘陵地区的樱满集星人60岁时，一直待在平原的樱满集星人才58岁，而一直待在高原地区的樱满集星人这时候已经62岁了，如图 6所示。

在公司顶楼办公的员工，除了比在底楼办公的高管们老得更快之外，每天还不得不做一些额外的麻烦事情，比如每天到公司后的第一件事情就是把自己办公室里面的钟往回拨慢4分半钟。因为处于不同高度位置的钟走的快慢是不一样的，所以只有在这样做之后，当底楼高管们通知上午9：00准时开晨会时，顶楼员工才能勉强准时出席会议（即不提早1分钟，也不迟到1分钟）。也就是说，只有这样拨动钟之后，当底楼高管办公室里面的钟指向9：00刻度时，顶楼办公室里面的钟才能勉强指向9：00刻度。

    但不要以为处于的底楼高管们就不需要处理这种麻烦事，他们也是难以幸免的。假设公司总部处在海拔只有1米的平原地区，为了和公司总部的钟的刻度保持一致，丘陵地区的高管们在办公室还需要摆放另外一台钟，而且不得不每隔1小时就将此钟往回拨慢1分50秒，如图 7第三排钟表所示。

同样，因为只有在这样做之后，当平原地区的公司总部通知在下午2：00开视频会议时，丘陵地区的公司高管们也才能勉强准时出席会议（即不提早1分钟，也不迟到1分钟）。也就是说，只有在这样拨动钟之后，当平原地区公司总部的钟指向2：00刻度时，丘陵地区的高管办公室里面的这台钟才能勉强指向2：00刻度。

如果公司的供货商处在海拔4000米的高原地区，那么丘陵地区高管们的办公室还需要再摆放一台钟，如图 7右边钟表所示。然后不得不每隔1小时就将此钟往前拨快1分50秒，以便于和此供货商在时间上协调一致地工作。

    所以，在公司高管们的办公室里，最终会摆满与各个地方对应的不同钟，然后每隔一段时间，高管们都需要将这些钟往回拨慢或者往前拨快一定刻度。这样一来，樱满集星人上班几乎无法做别的事情了，光是准确地拨弄这些钟就够得他们累的。

    好在解决这些麻烦一点也不困难，只需要一个权威机构为全星球各地制定一套拨动钟的统一规则就可以了。所以不久之后，政府就成立了一个拨动钟管理委员会，由它来统一协调全星球各地拨动钟的方法。只需要经过简单的研究之后，拨动钟管理委员会就发布了如图8所示的规则。

就这样，在拨动钟管理委员会统一管理之下，事情得到了圆满的解决，不同海拔地区的办公室只需要放两台钟就足够了。

    第一台钟就是图 9位于第二排的钟。这类钟需要每隔一段时间就拨动一次，以保持该钟刻度值与平原地区基准钟的刻度值相同。这样一来，全国各地的这类钟的刻度值是统一的，都指向同一个刻度值。不同楼层、不同海拔地区的樱满集星人沟通交流时，他们就统一使用这类钟的刻度值，这样就可以保证协调一致了。

    第二台钟就是图 9位于第一排的钟。这类钟不需要拨动，完全让它的指针自由转动。第二台钟是用来告诉自己，时间实际上到底已经过了多久。

当然，拨动钟管理委员会发布的这套规则并不是唯一可行的，委员会也可以发布以丘陵地区的钟为基准来统一拨动钟。但是，由于拨动钟管理委员会自身地处平原地区，他们肯定会采用平原地区的钟为标准，因为这样一来，身处平原地区的他们就不需要拨动第一类钟了。也就是说，办公地点位于平原地区的拨动钟管理委员会之所以采用平原地区的钟的刻度值为基准，仅仅是为了让他们更方便而已，没有其它原因。

    所以，对于樱满集星人来说，自打出生之日起，他们就已经习惯于生活中存在两种时间了，他们并不觉得这是一件匪夷所思、不可接受的事。那么樱满集星人是如何看待这两类钟的刻度值的呢？

    每隔1小时就需要往后拨慢的钟并不表示当地时间流逝的真实快慢，只是为了方便全国能够协调一致的交流而人为标记出来的刻度值，所以这些钟的刻度值称为标记时间，即第一类钟的刻度值称为标记时间。当樱满集星人发展出物理学之后，这个标记时间被物理学家称之为坐标时间。而指针自由转动的那些钟的刻度值才表示当地时间流逝的真实快慢，所以这些钟的刻度值称为真实时间，即第二类钟的刻度值称为真实时间。

    这就是时间向我们展示出的真实模样。对于樱满集星人而言，自从出生时候起，他们对此就已经习以为常了。对于地球人而言，时间的真实模样也是这样的，如图10所示。

当然，如此微小的差别，我们就没有必要每隔1小时就去拨动一次钟了，甚至每隔1年都没有必要去拨动一次。因为实际情况是每隔1000万年，上海的钟只需要往前拨快1.4秒钟就够了。地球上没有一种生物可以活这么久，没有一种生物能够以“肉眼可见”的方式亲身体验到这一差别的存在，以至于我们一直都在错误地将需要靠人为拨动钟表之后才能得到的标记时间当成了真实时间，也就是一直都在错误地将图 10第二排的北京时间（标记时间）当成了第一排的真实时间，而且对此毫无察觉。正阅读到这句话的你之前有察觉到这一点吗。

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