什么是双生子佯谬？真正的时空旅行

2125326

根据双生子佯谬，两个时钟或者人以不同速度移动，度过时间的速度也不同。双生子佯谬是当代物理一个证实了时间膨胀的奇怪现象的想法性试验，由爱因斯坦相对论提出。

图解: 根据孪生佯谬，以不同速度移动的两个时钟（或人）以不同的速率经历时间。

有一对双胞胎名为Biff和Cliff。在他们20岁生日的时候，Biff决定登上宇宙飞船飞往外太空，以接近光速飞行。他以这种速度旅行约五年，在25岁的时候返回地球。

另一边，Cliff留在了地球。结果，当Biff返回地球的时候，Cliff已经95岁了。

这其中发生了什么？

根据相对论，两个参照物有区别移动，经历的时间也有所不同，这个过程被称为时间膨胀。因为Biff的移动过快，实际上时间的移动速度比他慢。这可以用相对论的其中一个标准理论“劳伦兹转换”来得出精确计算。

双生子佯谬其一

第一个双生子佯谬不是一个真正意义上的科学佯谬，但它是有逻辑的：Biff究竟几岁？

Biff度过了生命中的25年，但他也是跟95岁的Cliff同一时间出生。那他到底是25岁还是90岁呢？

在这种情况下，答案是“两个年龄都是”，这取决于你用哪种方法衡量年龄。根据他的驾驶证（毫无疑问地过期了），用地球时间来衡量，他是90岁。再根据他的生理， 他仍是25岁。没有一个年龄是正确或错误的，尽管如果他试图申请社会福利，社保局可能会反对。

双生子佯谬其二

第二个佯谬比较科学，也能真正符合科学家谈及相对论时的想法。整个设想立基于“Biff移动速度过快因此时间流逝相对较慢”的概念。

问题在于相对论只涉及到相对运动。所以当你站在Biff的角度思考时，他将一直保持静止，而Cliff才是那个高速运动的人。

以这种方式进行的计算难道不应该意味着Cliff的衰老速度更慢吗?相对论不是意味着这些情况是对称的吗?

现在，如果Biff和Cliff都在飞船上以同等不变的光速反方向旅行太空，这个论点将会完全正确。狭义相对论的规则是控制参照物的速度或惯性不变，可表明两者之间的相对运动才是重要的。事实上，如果你以不变的速度移动，在你的参照系中甚至没有一个实验可以进行，因为没有静止的参照物与你区分。（甚至如果你将自己与飞船外的其他参考系相比，你也只能判断出有一个同样的“你”在运动，但无法准确指明是哪一个。）

但这里有一个非常重要的差别：Biff在这个过程中是加速的。Cliff在地球上呆着，意味着他是静止的（尽管事实上地球有在进行公转和自转）。Biff坐在一个经历着集中加速度到接近光速的飞船上。根据广义相对论，这意味着会有真正的物理实验可以放在Biff身上，揭示出他正在加速。同样的实验也可以证实Cliff没有在加速，或是说加速度比Biff小很多。

一个重点因素在于Cliff一直只处在一个参照系中，但Biff事实上处在两个参照系中—一个是他正在远离地球，同时他也正在返回地球。

所以在科学家的设想里，Biff的情况和Cliff的情况并不是完全对称。Biff一定是那个经历着最明显的加速度的人，也因为如此他度过的时间是最少的。

双生子佯谬的历史

这个佯谬以另一种不同的形式最早由Paul Langevin于1911年提出，强调了加速度是导致差别的最至关重要的因素。Langevin认为加速度

有绝对的意义。尽管在1913年，Max von Laue证明了就算没有加速度，也只需两个参照系就足以解释佯谬中的差别。

相关知识延伸阅读

双生子佯谬是一个有关狭义相对论的思想实验。有一对双生兄弟，一个登上一宇宙飞船作长程太空旅行，而另一个则留在地球。结果当旅行者回到地球后，他发现自己比留在地球的兄弟更年轻。

图解：孪生悖论的闵可夫斯基图。双胞胎的轨迹有差异：船的轨迹在两个不同的惯性帧之间均分，而基于地球的孪生体停留在同一惯性框架中。

时空图，又称闵可夫斯基图，用以表示闵可夫斯基时空的事件的坐标。它是一种理解狭义相对论现象的工具。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. thoughtco–郑佩瑜- Andrew Zimmerman Jones

如有相关内容侵权，请于三十日以内联系作者删除

转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处


原文地址：今日头条

平衡才能持久

再牛逼的科学家也有民科中二的时候。光速运动的人和钟表飞船。只是钟表这个东西的运动速度比地球上相同的钟表慢而已，说时间变慢只有人在场才有意义，但人体在这种速度下，细胞的分裂速度新陈代谢考虑了吗？是和钟表同步慢吗？动作和感知也同步慢吗？有医学依据吗？再说钟表这玩意儿可不是只有机械表，石英表，原子钟类型多着呢，机械发条和摆臂都变慢吗？原子震动变慢幅度和其它表一样吗？如果人体细胞不变慢，时间相对论屁用没有，飞100地球年年还是死，不会维持原来的样子。宇宙里亚光速运动的东西多了。

yehangdy

我看过时间箭。

HWCEJgmU

又是一个谬论传播者……

敬请查阅《质疑狭义相对论工作进行时》系列，你会有所收获！

新鬼子

转发了