假期变慢小技巧

  今天是2021年2月18日,大年初七。同时是我国法定春节假期后的第一天。神奇的是,我仿佛一秒前还在吃除夕的年夜饭,一秒后就已经收假了。(其实确实还在吃年夜饭的剩菜

  曾经有一段看起来足够长的假期摆在我的面前,我没有珍惜,等我注定浪费时才追悔莫及。世间最痛苦的事莫过于此。如果再给我一次机会,我可能也不敢说出口:请假期再长一点。下面教大家一些延长时间的小技巧,相信一定会有帮助:

  让地球再转慢一点

  在让假期变慢前可能得先知道:我们是怎么感知时间过去的呢?

  眼睛感受到环境的明暗变化,会传递给下丘脑中的钟表“SCN”区域,从天亮到天黑,我们会意识到一天过去了。SCN全称“视交叉上核”,这是我们身体调节昼夜节律和激素水平的重要部分。

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  图SCN在下丘脑内(图中紫色圆球)| 来源:harvard.edu

  随着年龄的增加,人的激素水平降低,反作用于SCN区域,对时间流逝的感知会变得迟缓。所以当你的脑海中出现“怎么一天就这么没了?”的感觉时,不一定是假期太短了,也可能是年龄太大了。

  我们都知道,眼睛感受到的明暗变化,实际是地球自转产生的昼夜交替。我们要想使一天变长,或许可以使地球的自转变慢。那地球自转可以改变吗?

  实际上,你感觉到的时间变快或许是真的。前两天有报告公布,2020年,地球自转的平均周期一度减小到一天小于二十四个小时,达到了过去五十年的最快速度。

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  2020年地球自转平均速度相较之前快了一点,其实纵观整个地球三十多亿年的历史,地球的自转周期是在减小的。

  宇宙大爆炸后,尘埃获得能量和万有引力的相互作用就已经给其赋予了角速度,后来演化成了各种自转、公转的星体。可以这么说,没有地球的时候地球就已经在自转了。

  影响昼夜交替,就是影响地球的自转,提到旋转的物体,我们经常会提到一个参量,就是角动量。

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  图 角动量 | 来源:geekswipe.net

  角动量是描述转动物体的一个基本量,对于一个绕轴转动的质点来说,如果用L表示角动量,用p来表示其动量,r为其到轴心的位矢,那么定义其角动量为(其中的参量都是有方向的矢量):

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  对于一个宏观的、绕轴转动的物体来说,角动量是转动惯量和角速度的乘积,用I表示转动惯量,用ω表示角速度,那么角动量就是:

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  从定义来看,其中的转动惯量I和物体的质量m、离轴的距离r有关,一个绕轴转动的质点的转动惯量I:

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  如果地球在宇宙中没有任何其他的干扰、是一个规则的球体,那么它的角动量是不变的,就是满足角动量守恒定律,但现实中地球还会受到月球、太阳、自己和很多其他因素的干扰。月球的拖拽就是一个很主要的作用。

  月球和太阳共同引起的潮汐总是略微超前于月球,潮汐与地球之间的摩擦力产生了一个拖拽地球的力矩,这个力矩的作用使地球的自转角速度逐渐变小。

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  图 月球和潮汐 | 来源于网络

  如果一个系统没有受到力矩作用,那么这个系统满足角动量守恒。地月系统可以大致可以看作是这样的一种系统,地球的角动量越来越小,月球只好通过增加和地球的距离,也就是使r增大,来增大自身的角动量,使地月系统角动量总和不变。

  那我们作为地球系统的一份子,我们和地球总角动量守恒,让地球的自转变慢,就是使地球转动的角速度ω减小,那么怎么才能让地球慢下来呢?滑冰运动员或许能告诉我们一些技巧。

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  图 滑冰运动员通过收起手臂使自己旋转加快 | 来源:lumenlearning.com

  不考虑阻力,滑冰运动员收起手臂,减小了手臂转动半径,转动惯量I减小,运动员自身的角动量L不变,转动角速度ω就得增大。这就是为什么他们在滑冰的时候,能通过自己的体态来调整自己的旋转速度。

  仔细分析滑冰运动员的运动,系统角动量守恒满足 Iω=I'ω' ,要使地球变慢,就是需要角动量变小,即 ω'<ω ,也就是说转动惯量增加,I'>I,而转动惯量I = mr2,那么我们只需要增加地球的质量或者转动半径就可以了,知道了,现在就召唤外星人!当然还有一些我们力所能及的技巧——比如增加自己的高空活动,就可以增加转动半径,或许能让地球变慢。

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  西西弗斯每天推石头上山的原因找到了?

  其实人类的活动已经在影响地球的自转了,全球变暖冰川融化使得海平面上升、开采矿土改变地球的质量分布等等活动,都在影响着我们一天的长度。

  原子钟:休想在我眼皮底下夺走一秒

  但是,利用太阳上山下山的时间来计算一天真的可靠吗?我们小学的时候就学过,由于有公转的存在,太阳出现在地球同一位置上空两次时,地球自转的角度其实已经超过了360°,所以天文学家通常用遥远的恒星来作为位置标定来定义“一天”,也叫“恒星日”。

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  图 恒星日比太阳日要短一些 | 来源:cornell.edu

  等等,虽然地球转得或快或慢,但工作或者写作业的时间可是一点都没有减少啊!那是因为在科技发达的现代,我们并不是用地球自转一圈来规定一天、而是用24小时来规定一天的。直白点说,我们用来计时的时钟并不直接反应昼夜交替。想到2020年比之前少了一秒钟,而自己打工的时间却没有减小,悲伤仿佛更多了一些……

  那能不能从计时时钟上面做点手脚呢?

  我们日常所见的钟表,基本上都是石英钟表。科学家发现,经过固定方式切割的石英晶体通电后,振动频率是每秒32768次,那如果有一个装置来数出这样一块石英振动32768次,就说明时间过了1秒,这就是石英表的计时原理。

  石英表的精度已经很高了,但是对于很多更高精度的计时要求来说还远远不够,于是科学家把目光转向了更微小的原子。

  和石英一样,原子其实也有自己的振荡频率,特定原子的电子从固定能级之间跃迁会辐射出电磁波,这种电磁波的特征频率是不变的。1963年的国际计量大会上,科学家将铯原子基态的两超精细能级间跃迁辐射振荡9192631770周所用时间定义为1秒,国际计量局便以此为标准时间的基准钟,铯原子钟的计时精度有多高呢?三千万年不差一秒,而人类的历史也只有三百万年左右。

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  图 通过激光等手段使原子变“冷”从而大大提高其精度 | 来源:ablogtowatch.com

  科学家说:还不够!铯原子钟的振荡频率的测量有一定的难度,从而影响准确度;随着科研技术水平的发展,现在研制出的振荡频率工作在光学波段的锶原子光钟,精度已经达到160亿年差1秒的水平了。科学家有多较真,我们就有多难对时间动手脚。

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  爱因斯坦:我看你还可以努力一下!

  一秒的长度被铯原子拿捏的死死的,我们就真的没有机会了吗?爱因斯坦:等等!

  牛顿:选的参考系不同,运动的速度就不同,但时间是统一的。光:我看你还是不够年轻。

  《凹特曼大战小怪兽之狭义相对论的故事》也许会给我们一些启发:凹特曼从A地以速度v飞往B地,在初始时刻发出一束光至B,小怪兽站在地面按照牛顿力学的原理计算,凹特曼发出的光速应该是v+c,但他一测量发现,凹特曼和B的距离确实变短了(说明凹特曼在飞),但光速确实也没有改变,那是什么变了呢?只能是凹特曼的时间变慢了。

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  总而言之,狭义相对论告诉我们,凹特曼运动的速度越快,他的时间相比于站在地面的怪兽越慢。

  虽然凹特曼没有做过这样的事,但科学家做过。1971年,两位科学家将铯原子钟分别放到飞机里,在赤道附近沿不同方向做环球飞行,最后与地面的标准钟对比,向东走的飞机中的时间比地面要慢约几十纳秒,向西的要快两百多纳秒,所以环球旅行真的可以赚到时间。

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  只有一个问题:买飞机票前记得买对方向。

  爱因斯坦又说:或许还有一个方法。于是他又联系引力场推导出了广义相对论。

  广义相对论告诉我们,所处的引力越大,时间过得越慢。意思是,如果生活在一个质量更大的星球,相对于质量小的星球,时间就会过得更慢。电影《星际穿越》中描述的就是这样的场景,主人公和同伴在距离黑洞很近的星球上完成了一个小任务,在远离他们的飞船中就已经过了七十年。这样的话我有一个危险的想法……(马斯克:你确实想。但作为太阳系质量第二小的火星好像确实不大行。

  当然,不管是哪种情况,你的时间都只是相对改变了,处于自己时空当中的你是不会有时间变化的感觉的。

  我不要你觉得,我只要我觉得

  客观上让时间变慢,好像不是费力就是费钱,不如我们打打自己的主意。

  法国哲学家Paul Janet在1897年提出,人对时间的感知是呈对数变化的,同样的时间间隔在人的记忆中所占比重是不一样的。举个例子,一天对于出生一周的婴儿来说,只有人生的14.3%;而对于一个五十岁的人来说,大约就只有他生命的0.00005%,这就是为什么我们常常觉得小时候时间过得更慢。

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  图 我们的时间感知是对数累积的 | 来源:zhihu.com

  如果按照这种理论来看,在你的心里感知中,昨天的假期一定长于今天的工作日(狗头。

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  当然上面的理论其实只是一个简单的模型,这种“对数感知”更像是一种定性的规律,描述我们对很多事物认知的累积。

  还有一种理论,在我们对时间的认知中引入了“新鲜感”。生物学家David Eagleman举了一个例子来说明这种理论:当你的目光在两个距离不远的物体间移动时,你从来不会注意你的眼睛在动,也不会注意在两个画面之间是什么样子的。

  生物学家认为,我们的时间感受其实是有延迟的,我们“意识到一个东西的存在”总是滞后于“眼睛看到它”,所以我们的记忆也就不是连续的,大脑便习惯于用时间片段上发生的事物来感受时间,当我们引入记忆的细节越多,这段记忆的时间间隔“看起来”就越长。

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  这样来说,在一天中填满日程,可能当时会觉得时光飞逝,但起码日后摸鱼的时候回想起来,这天的记忆片段是很长的。

  经常有人用这样的话来描述时间:在你快乐的时候会很快消失,而在你痛苦的时候却很充沛。有研究表明,沮丧和抑郁的人会觉得时间过得更慢,所以,适当平板支撑可以延长假期——动作越标准,时间过得越慢。

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  技巧的东西都学废了,就差拿假期练手了~

  参考资料:

  高布锡.潮汐能量耗散与地月系统演化[J].天文学报,2020,61(05):124-131.

  https://www.zhihu.com/question/386850205/answer/1153271013

  https://mp.weixin.qq.com/s/dX5ru_xeTY5Vz5H6_bVpiw

  https://www.zhihu.com/question/443828984/answer/1726691722

  https://medium.com/swlh/the-bizarre-reality-that-we-can-change-our-own-perception-of-time-d78619fbc496

  https://www.zhihu.com/question/50821488/answer/123293771

  Ricardo Cáceda, Jessica M. Carbajal, Ronald M. Salomon, Jordan E. Moore, Greg Perlman, Prasad R. Padala, Abdullah Hasan, Pedro L. Delgado.Slower perception of time in depressed and suicidal patients[J].European Neuropsychopharmacology,2020(40):4-16.

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