美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）正式開始著手制定一個(gè)屬于月球的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，這個(gè)被稱為“協(xié)調(diào)月球時(shí)”(LTC)的時(shí)間系統(tǒng)或?qū)⒂?026年底前創(chuàng)建完成。

圖源： Dima Zel

之所以要在2026年底之前完成這項(xiàng)工作，是因?yàn)槊绹?guó)阿耳忒彌斯3號(hào)任務(wù)計(jì)劃不早于 2026 年將載人宇航員送至月球南極附近，到時(shí)美國(guó)的宇航員和航天器正好就可以使用這個(gè)月球的時(shí)間系統(tǒng)。

那么，有趣的問(wèn)題是，為什么這次登月需要專門創(chuàng)建月球的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，之前的阿波羅登月任務(wù)沒(méi)有月球標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間不也挺好的嗎？

阿波羅登月的時(shí)候確實(shí)沒(méi)有使用月球的時(shí)間——當(dāng)時(shí)宇航員的手表同步的是休斯頓所在時(shí)區(qū)的時(shí)間（火箭發(fā)射地）。

但月球標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間確實(shí)有必要，甚至是不可或缺的，主要原因是時(shí)間在現(xiàn)代科技領(lǐng)域扮演著最至關(guān)重要的角色，而月球的時(shí)間流逝方式和地球并不一樣，這會(huì)導(dǎo)致一些工作出錯(cuò)或者無(wú)法開展。

圖源：Pixabay / Christy Miller

月球上的鐘表走得更快

由于潮汐鎖定，月球有一面永遠(yuǎn)對(duì)著我們，所以可能有些人認(rèn)為月球不會(huì)有白天和黑夜的變化。

實(shí)際上月球也在自轉(zhuǎn)，太陽(yáng)也會(huì)照到它不同區(qū)域，所以月球是有晝夜之分的，只是因?yàn)槌毕i定，它的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)周期保持一致，相當(dāng)緩慢，它的白天和黑夜都差不多有2周左右時(shí)間。

地球的一天24小時(shí)是根據(jù)白天黑夜定義的，這似乎不是很適合月球，這是制定月球標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的原因之一，但并不是主要原因。

最主要的原因是月球的引力比地球小很多，這導(dǎo)致那里的時(shí)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(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的話，那么每天那里的表都會(huì)快走大約 58.7 微秒（后面我會(huì)解釋為什么這個(gè)誤差無(wú)法接受），這個(gè)就是所謂的時(shí)間膨脹。

愛(ài)因斯坦是最早發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)的科學(xué)家，他最初相信光速是恒定的，并以此推導(dǎo)出狹義相對(duì)論。

愛(ài)因斯坦對(duì)光速不變的解釋是，光速對(duì)任何參考系都是不變的，無(wú)論你多快，光速相對(duì)你都不變。

圖：移動(dòng)火車A射出的箭比禁止的B會(huì)快，但光速不同，它是一樣的

不僅如此，如果有兩個(gè)人同時(shí)移動(dòng)，無(wú)論這兩個(gè)人的速度相差多少，光速相對(duì)這兩個(gè)人都是一樣的，比如你以99%光速移動(dòng)，而另外一個(gè)人以1%的光速移動(dòng)，但是光速相對(duì)你們兩個(gè)人的速度都是一樣的。

這個(gè)很難理解，非常反直覺(jué)，但是愛(ài)因斯坦天才地方就是找到了解釋方案，他認(rèn)為在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中時(shí)間發(fā)生了變化。

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

這就是狹義相對(duì)論，它解釋了速度的時(shí)間膨脹，這個(gè)已經(jīng)在觀測(cè)實(shí)驗(yàn)中得到驗(yàn)證。

圖源：NASA

由于空間站的速度更快，所以上面攜帶的原子鐘記錄下了更慢的時(shí)間，另外科學(xué)家也已經(jīng)用原子鐘觀察到速度低于10米每秒的速度時(shí)間膨脹。

在狹義相對(duì)論之后，愛(ài)因斯坦又開始思考引力，他同樣用時(shí)間的相對(duì)流逝解釋了引力的本質(zhì)，這便是廣義相對(duì)論。

我們可以不用理解廣義相對(duì)論具體內(nèi)容，只需要知道引力也會(huì)導(dǎo)致時(shí)間膨脹，而且是你處在引力越大的地方時(shí)間流逝越慢。

這點(diǎn)同樣已經(jīng)通過(guò)原子鐘觀察到高度差僅為1米的地球表面的引力時(shí)間膨脹，這個(gè)實(shí)驗(yàn)和我前文提到的“10米每秒的速度時(shí)間膨脹”都是在2010年就已經(jīng)完成的。

月球引力和地球不一樣，所以時(shí)間自然就不一樣了，時(shí)間膨脹可以通過(guò)公式計(jì)算出來(lái)，我這邊找到現(xiàn)成的答案，月球上每天會(huì)比地球快58.7 微秒——一年差不多少快個(gè)0.02秒。

那么，現(xiàn)在還有一個(gè)問(wèn)題，真的有必要為了這一年的0.02秒誤差來(lái)設(shè)置一個(gè)月球獨(dú)立的時(shí)間嗎？

為什么同步非常重要？

如果你經(jīng)常使用計(jì)算機(jī)并試圖解決一些計(jì)算機(jī)上網(wǎng)故障的話，你可能會(huì)涉及到把時(shí)間同步一下的操作。

我個(gè)人這樣操作過(guò)很多次，特別是計(jì)算機(jī)普及度還不是很高的年代，每次網(wǎng)絡(luò)無(wú)法連接的時(shí)候，通常只要重新同步一下電腦的時(shí)間，就可以正常上網(wǎng)了。

老實(shí)說(shuō)，我并不知道其中的原因，也從來(lái)沒(méi)有去了解過(guò)為什么同步時(shí)間就可以重新上網(wǎng)，但是為了寫這篇文章，我簡(jiǎn)單了解了下其中的原因。

其實(shí)為了互聯(lián)網(wǎng)的安全，保護(hù)你我的個(gè)人隱私，以及你的個(gè)人電腦訪問(wèn)服務(wù)器時(shí)免受第三方攻擊，這里有一個(gè)所謂的公鑰證書系統(tǒng)，在你每次訪問(wèn)網(wǎng)站時(shí)它都會(huì)給你建立一個(gè)遠(yuǎn)程方的身份證書，從而提高安全系數(shù)。

這個(gè)公鑰證書系統(tǒng)的關(guān)鍵就是時(shí)間，如果你電腦的時(shí)間沒(méi)有同步的話，就無(wú)法正確建立這個(gè)證書，自然就無(wú)法對(duì)外訪問(wèn)了。

另外，我們現(xiàn)在許多線上交易，為了提高安全系數(shù)，有一個(gè)時(shí)間戳（其實(shí)現(xiàn)在文件、事件、圖像等都引入了這個(gè)）概念——指的是數(shù)據(jù)在某個(gè)特定時(shí)間點(diǎn)是完整存在過(guò)了，這樣可以確保第三方在之后無(wú)法篡改這些數(shù)據(jù)。

總得來(lái)說(shuō)，如果你要在月球使用互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的服務(wù)，就必須時(shí)間同步，不然數(shù)據(jù)會(huì)出錯(cuò)，如果要取消時(shí)間相關(guān)設(shè)定，那么安全就無(wú)法保障。

你可能會(huì)問(wèn)，我們的北京時(shí)間和其它地方時(shí)間難道是一樣的嗎？

雖然，世界各個(gè)地區(qū)的人根據(jù)自己所在地球的位置來(lái)設(shè)置時(shí)間——也就是所謂的時(shí)區(qū)，但全球所有時(shí)區(qū)都是根據(jù)單一協(xié)調(diào)世界時(shí) (UTC) 定義的。

2017 Sunyixun

協(xié)調(diào)世界時(shí)由位于法國(guó)巴黎的國(guó)際計(jì)量局制定，它使用全球各地的原子鐘組合創(chuàng)建，這些原子鐘將自己的時(shí)間輸入巴黎中央實(shí)驗(yàn)室，以確保每個(gè)國(guó)家的時(shí)鐘同步，這便是全球互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。

不過(guò)，互聯(lián)網(wǎng)和線上交易并不是唯一需要根據(jù)時(shí)間來(lái)運(yùn)行的東西，實(shí)際上更為重要的是全球?qū)Ш较到y(tǒng)，它也是以時(shí)間為基礎(chǔ)的，這個(gè)在月球任務(wù)中最為重要。

我們知道導(dǎo)航是根據(jù)衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)的，而衛(wèi)星判斷你的位置是根據(jù)時(shí)間，衛(wèi)星信號(hào)會(huì)比地面上的當(dāng)前時(shí)間晚幾分之一秒到達(dá)，因此可以利用時(shí)間差以驚人的精度確定一個(gè)人在地球表面的位置。

在衛(wèi)星導(dǎo)航中，要想獲得準(zhǔn)確的位置，需要達(dá)到納秒級(jí)的誤差水平才行，而就像我們前面提到的，月球和地球的時(shí)間誤差有58.7 微秒，如果在月球上同樣使用協(xié)調(diào)世界時(shí)的話，那么將會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的位置偏差。

圖源：NASA

以前的登月任務(wù)是粗糙的，任務(wù)也單一，沒(méi)有精細(xì)化的運(yùn)作，而21世紀(jì)的登月任務(wù)明顯已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)要在月球長(zhǎng)期工作的階段，所以創(chuàng)建月球的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間是必要的，有些科學(xué)家甚至已經(jīng)提出了要?jiǎng)?chuàng)建火星，以及其它天體的時(shí)間了。

最后

不過(guò)，關(guān)于月球標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間還有一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題，那就是到底由誰(shuí)來(lái)創(chuàng)建，或者由誰(shuí)牽頭。

其實(shí)不僅美國(guó)國(guó)家航空航天局在做這件事情，歐空局也早就在做了

由于大家都有自己的優(yōu)先事項(xiàng)和愿景，這讓創(chuàng)建月球標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間變得相當(dāng)復(fù)雜。