科學家發現月球上鐘錶走得更快，會影響月球任務，要給它配置時間

美國國家航空航天局（NASA）正式開始着手製定一個屬於月球的標準時間，這個被稱爲“協調月球時”(LTC)的時間系統或將於2026年底前創建完成。

圖源： Dima Zel

之所以要在2026年底之前完成這項工作，是因爲美國阿耳忒彌斯3號任務計劃不早於 2026 年將載人宇航員送至月球南極附近，到時美國的宇航員和航天器正好就可以使用這個月球的時間系統。

那麼，有趣的問題是，爲什麼這次登月需要專門創建月球的標準時間，之前的阿波羅登月任務沒有月球標準時間不也挺好的嗎？

阿波羅登月的時候確實沒有使用月球的時間——當時宇航員的手錶同步的是休斯頓所在時區的時間（火箭發射地），但月球標準時間確實有必要，甚至是不可或缺的，主要原因是時間在現代科技領域扮演着最至關重要的角色，而月球的時間流逝方式和地球並不一樣，這會導致一些工作出錯或者無法開展。

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月球上的鐘表走得更快

由於潮汐鎖定，月球有一面永遠對着我們，所以可能有些人認爲月球不會有白天和黑夜的變化。

實際上月球也在自轉，太陽也會照到它不同區域，所以月球是有晝夜之分的，只是因爲潮汐鎖定，它的自轉和公轉週期保持一致，相當緩慢，它的白天和黑夜都差不多有2周左右時間。

地球的一天24小時是根據白天黑夜定義的，這似乎不是很適合月球，這是制定月球標準時間的原因之一，但並不是主要原因。

最主要的原因是月球的引力比地球小很多，這導致那裡的時間走得比地球上更快，如果在月球的航天器或者宇航員同樣引用地球標準時間的話，那麼每天那裡的表都會快走大約 58.7 微秒（後面我會解釋爲什麼這個誤差無法接受），這個就是所謂的時間膨脹。

愛因斯坦是最早發現這一點的科學家，他最初相信光速是恆定的，並以此推導出狹義相對論。

愛因斯坦對光速不變的解釋是，光速對任何參考系都是不變的，無論你多快，光速相對你都不變。

圖：移動火車A射出的箭比禁止的B會快，但光速不同，它是一樣的

不僅如此，如果有兩個人同時移動，無論這兩個人的速度相差多少，光速相對這兩個人都是一樣的，比如你以99%光速移動，而另外一個人以1%的光速移動，但是光速相對你們兩個人的速度都是一樣的。

這個很難理解，非常反直覺，但是愛因斯坦天才地方就是找到了解釋方案，他認爲在運動過程中時間發生了變化。

你的時間和另外一個人的時間是不一樣的，你的速度更快，則時間流逝更慢，所以你看到的光速和另外一個人看到的光速一樣。

這就是狹義相對論，它解釋了速度的時間膨脹，這個已經在觀測實驗中得到驗證。

圖源：NASA

由於空間站的速度更快，所以上面攜帶的原子鐘記錄下了更慢的時間，另外科學家也已經用原子鐘觀察到速度低於10米每秒的速度時間膨脹。

在狹義相對論之後，愛因斯坦又開始思考引力，他同樣用時間的相對流逝解釋了引力的本質，這便是廣義相對論。

我們可以不用理解廣義相對論具體內容，只需要知道引力也會導致時間膨脹，而且是你處在引力越大的地方時間流逝越慢。

這點同樣已經通過原子鐘觀察到高度差僅爲1米的地球表面的引力時間膨脹，這個實驗和我前文提到的“10米每秒的速度時間膨脹”都是在2010年就已經完成的。

月球引力和地球不一樣，所以時間自然就不一樣了，時間膨脹可以通過公式計算出來，我這邊找到現成的答案，月球上每天會比地球快58.7 微秒——一年差不多少快個0.02秒。

那麼，現在還有一個問題，真的有必要爲了這一年的0.02秒誤差來設置一個月球獨立的時間嗎？

爲什麼同步非常重要？

如果你經常使用計算機並試圖解決一些計算機上網故障的話，你可能會涉及到把時間同步一下的操作。

我個人這樣操作過很多次，特別是計算機普及度還不是很高的年代，每次網絡無法連接的時候，通常只要重新同步一下電腦的時間，就可以正常上網了。

老實說，我並不知道其中的原因，也從來沒有去了解過爲什麼同步時間就可以重新上網，但是爲了寫這篇文章，我簡單瞭解了下其中的原因。

其實爲了互聯網的安全，保護你我的個人隱私，以及你的個人電腦訪問服務器時免受第三方攻擊，這裡有一個所謂的公鑰證書系統，在你每次訪問網站時它都會給你建立一個遠程方的身份證書，從而提高安全係數。

這個公鑰證書系統的關鍵就是時間，如果你電腦的時間沒有同步的話，就無法正確建立這個證書，自然就無法對外訪問了。

另外，我們現在許多線上交易，爲了提高安全係數，有一個時間戳（其實現在文件、事件、圖像等都引入了這個）概念——指的是數據在某個特定時間點是完整存在過了，這樣可以確保第三方在之後無法篡改這些數據。

總得來說，如果你要在月球使用互聯網相關的服務，就必須時間同步，不然數據會出錯，如果要取消時間相關設定，那麼安全就無法保障。

你可能會問，我們的北京時間和其它地方時間難道是一樣的嗎？

雖然，世界各個地區的人根據自己所在地球的位置來設置時間——也就是所謂的時區，但全球所有時區都是根據單一協調世界時(UTC) 定義的。

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協調世界時由位於法國巴黎的國際計量局制定，它使用全球各地的原子鐘組合創建，這些原子鐘將自己的時間輸入巴黎中央實驗室，以確保每個國家的時鐘同步，這便是全球互聯網的基礎。

不過，互聯網和線上交易並不是唯一需要根據時間來運行的東西，實際上更爲重要的是全球導航系統，它也是以時間爲基礎的，這個在月球任務中最爲重要。

我們知道導航是根據衛星實現的，而衛星判斷你的位置是根據時間，衛星信號會比地面上的當前時間晚幾分之一秒到達，因此可以利用時間差以驚人的精度確定一個人在地球表面的位置。

在衛星導航中，要想獲得準確的位置，需要達到納秒級的誤差水平才行，而就像我們前面提到的，月球和地球的時間誤差有58.7 微秒，如果在月球上同樣使用協調世界時的話，那麼將會出現嚴重的位置偏差。

圖源：NASA

以前的登月任務是粗糙的，任務也單一，沒有精細化的運作，而21世紀的登月任務明顯已經進入了一個要在月球長期工作的階段，所以創建月球的標準時間是必要的，有些科學家甚至已經提出了要創建火星，以及其它天體的時間了。

最後

不過，關於月球標準時間還有一個關鍵的問題，那就是到底由誰來創建，或者由誰牽頭。

其實不僅美國國家航空航天局在做這件事情，歐空局也早就在做了

由於大家都有自己的優先事項和願景，這讓創建月球標準時間變得相當複雜。

報道原文：https://www.zmescience.com/science/the-moon-is-about-to-get-its-own-time-zone-heres-why-that-matters/