看看你手腕上的表，那個(gè)勤勤懇懇轉(zhuǎn)了幾十年的秒針一直告訴你：一天有24小時(shí)。但事實(shí)上，地球這個(gè)我們賴以生存的大鐵球，完成一次自轉(zhuǎn)只需要23小時(shí)56分鐘。

等等，這明顯不對(duì)勁！

那多出來的4分鐘是從哪冒出來的？難道是宇宙給我們的福利時(shí)間？還是愛因斯坦的相對(duì)論在跟我們開玩笑？

如果你從來沒思考過這個(gè)問題，恭喜你，你比99%的人類更誠(chéng)實(shí)——至少你承認(rèn)自己對(duì)生活在的這顆行星一無所知。

先來個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，幫你的腦子熱熱身。想象你有兩個(gè)一模一樣的硬幣。把一枚硬幣平放在桌上，然后讓另一枚硬幣繞著它滾動(dòng)一圈，假設(shè)兩枚硬幣之間沒有滑動(dòng)。

問題來了：當(dāng)滾動(dòng)的硬幣回到起點(diǎn)時(shí)，它完成了多少次自轉(zhuǎn)？

普通人的直覺會(huì)說：一次啊，不就是轉(zhuǎn)了一圈嗎？

錯(cuò)！大錯(cuò)特錯(cuò)！

正確答案是兩次。當(dāng)滾動(dòng)的硬幣走到半路時(shí)，它已經(jīng)完成了一次完整的自轉(zhuǎn)。等它回到起點(diǎn)，就是兩次完整自轉(zhuǎn)。

你可能會(huì)質(zhì)疑：這不科學(xué)啊！這硬幣走的距離不就是靜止硬幣的周長(zhǎng)2πr嗎？怎么可能轉(zhuǎn)了兩圈？

問題就在這里：接觸點(diǎn)不是在平面上移動(dòng)，而是在一個(gè)曲面上。從接觸點(diǎn)的角度看，外部硬幣似乎只轉(zhuǎn)了一圈，但這個(gè)接觸點(diǎn)實(shí)際上是沿著一個(gè)圓在移動(dòng)。這就產(chǎn)生了額外的一次旋轉(zhuǎn)。

物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家就喜歡用這種看似簡(jiǎn)單實(shí)則變態(tài)的問題來折磨普通人，然后坐在角落里偷笑。

現(xiàn)在回到地球。

對(duì)地球而言，我們測(cè)量一天是基于遙遠(yuǎn)的恒星位置。因?yàn)檫@些恒星遠(yuǎn)到爆炸，所以太陽(yáng)系內(nèi)部的小打小鬧對(duì)它們?cè)谔炜罩械奈恢没緵]影響。當(dāng)某顆特定的星星出現(xiàn)在與24小時(shí)前相同的位置，我們就說地球完成了一次完整的自轉(zhuǎn)。

這就是所謂的恒星日（86164秒，或23小時(shí)56分鐘4.0905秒）。

但是，你我這些凡人的日常生活根本不關(guān)心什么恒星位置，我們只在乎太陽(yáng)。我們的作息——什么時(shí)候起床，什么時(shí)候去搬磚，什么時(shí)候睡覺全都和太陽(yáng)在天空中的位置有關(guān)。

這就引出了太陽(yáng)日的概念：地球自轉(zhuǎn)使太陽(yáng)再次出現(xiàn)在天空中相同位置所需的時(shí)間。

問題是，太陽(yáng)日的長(zhǎng)度并不固定，因?yàn)榈厍蚶@太陽(yáng)的軌道是橢圓形的，距離和速度都在不斷變化。

為了處理這種煩人的變化，我們用了平太陽(yáng)日的概念（24小時(shí)零0.002秒），這基本上就是一年中所有太陽(yáng)日的平均值。

要估算太陽(yáng)日和恒星日之間的差異，可以這樣想：地球大約365天繞太陽(yáng)一圈，所以一天內(nèi)它移動(dòng)了軌道的約1/365。要再次面向太陽(yáng)，地球需要多轉(zhuǎn)一點(diǎn)點(diǎn)，大約是圓周的額外1/365。這額外的旋轉(zhuǎn)大約是(86164秒/365)，約236秒。因此，太陽(yáng)日比恒星日長(zhǎng)約236秒。

盡管地球完成一次自轉(zhuǎn)比完整的24小時(shí)少了4分鐘，但我們需要那額外的236秒來"追趕"太陽(yáng)。這種調(diào)整確保了太陽(yáng)每天在相同時(shí)間出現(xiàn)在天空的相同位置，與我們的日常安排保持一致。

所以，在一年中，恒星日比太陽(yáng)日多一天。為什么？就像我們的硬幣實(shí)驗(yàn)一樣，地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)了一圈后，自轉(zhuǎn)了366次，但太陽(yáng)出現(xiàn)在正上方的次數(shù)只有365次。

再來說說月球。

月球大約27.3天繞地球一圈。但當(dāng)我們考慮月相時(shí)，比如兩次滿月之間的時(shí)間，太陽(yáng)的位置就至關(guān)重要了。

在27.3天后，地球已經(jīng)沿著軌道繞太陽(yáng)移動(dòng)了一段距離，這意味著月球需要額外的時(shí)間來完美地對(duì)齊太陽(yáng)、地球和月球，形成滿月。

月球必須額外行走的這段距離約占其軌道的7.5%（27.3/365天）。因此，月球大約需要27.3天再加上額外的7.5%，總共約29.5天，才能回到相同的月相，比如從滿月到下一個(gè)滿月。

這還不是全部。月球的恒星自轉(zhuǎn)周期也就是它完成一次自轉(zhuǎn)所需的時(shí)間是27.3天??！

這種同步意味著當(dāng)月球繞地球運(yùn)行時(shí)，它以相同的速率自轉(zhuǎn)一次。正是因?yàn)檫@樣，月球總是向地球展示同一面。除非發(fā)生什么變化，否則月球的背面（常被誤稱為"暗面"）將永遠(yuǎn)對(duì)地球上的任何人隱藏起來。

所以每次看到月球，你看到的都是同一張臉。

## 其他行星：宇宙中的奇葩集合

看看下表，顯示了以地球24小時(shí)周期為單位的各行星"日"長(zhǎng)度。金星特別引人注目，因?yàn)樗谧陨碜赞D(zhuǎn)的一天比它相對(duì)于太陽(yáng)的一天還長(zhǎng)。為什么會(huì)這樣？

這種不尋常的特性是因?yàn)榻鹦堑男D(zhuǎn)方向與它繞太陽(yáng)運(yùn)行的方向相反——這種現(xiàn)象被稱為逆行運(yùn)動(dòng)。雖然大多數(shù)行星的旋轉(zhuǎn)方向與軌道方向相同，但金星從其北極上方看是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的，與其逆時(shí)針的軌道路徑相反。

這種逆行旋轉(zhuǎn)使太陽(yáng)日相對(duì)于恒星日縮短，導(dǎo)致在金星上，太陽(yáng)從西邊升起，從東邊落下，與我們?cè)诘厍蛏系捏w驗(yàn)相反。

金星基本上就是個(gè)離經(jīng)叛道的怪胎，在太陽(yáng)系這個(gè)大家庭里格格不入。它不僅自轉(zhuǎn)方向和別人相反，表面溫度還高達(dá)462°C，足以熔化鉛。

如果地獄真的存在，金星絕對(duì)是首選地點(diǎn)。

但更深層次的問題是：時(shí)間本身到底是什么？物理學(xué)家說它是第四維度。哲學(xué)家說它是永恒的流動(dòng)。而普通人只關(guān)心下班還有多久。

愛因斯坦告訴我們，時(shí)間是相對(duì)的。在接近光速運(yùn)動(dòng)或強(qiáng)引力場(chǎng)附近，時(shí)間會(huì)變慢。這意味著如果你足夠有錢買一艘接近光速的宇宙飛船，你實(shí)際上可以活得更久——相對(duì)于留在地球上的窮人們而言。

看吧，連宇宙都是資本主義的擁躉。

現(xiàn)在你知道了，當(dāng)你的老板抱怨你遲到了4分鐘時(shí)，你可以反駁說："根據(jù)地球的實(shí)際自轉(zhuǎn)周期，我其實(shí)提前來了20分鐘。"然后優(yōu)雅地收拾東西，等著被解雇。

我們的計(jì)時(shí)系統(tǒng)是基于天文觀測(cè)的一系列妥協(xié)和平均值。沒有絕對(duì)準(zhǔn)確的一天，只有一個(gè)對(duì)大多數(shù)人足夠好用的約定俗成。

時(shí)間，這個(gè)最偉大的發(fā)明，既不是發(fā)明也不完全是發(fā)現(xiàn)——它是我們?yōu)榱瞬蛔屔鐣?huì)陷入絕對(duì)混亂而共同遵守的協(xié)議。地球不在乎你的會(huì)議安排，月球不會(huì)因?yàn)槟愕慕刂谷掌诙淖冘壍?，宇宙更是?duì)你的存在毫無感知。

在浩瀚宇宙的尺度上，我們的所有時(shí)間概念都毫無意義。但對(duì)于我們這些壽命短暫的碳基生物來說，知道什么時(shí)候吃午飯，什么時(shí)候去睡覺，還是挺重要的。

你不是在與秒針賽跑，你只是在與一個(gè)圍繞恒星旋轉(zhuǎn)的巖石球上的社會(huì)習(xí)俗保持同步。

而那額外的4分鐘？就當(dāng)是宇宙送你的禮物吧！