你怎么解释双胞胎悖论?
根据狭义相对论,一个运动中的时钟会变慢,所以一个处在高速运动中的人会老得慢些。
假设E(arth) 和T(raveler)是地球上的双胞胎。在二十岁的时候,T开始了一次太空旅行。当他十年后返回地球的时候,T是三十岁,而E就会更老,比如说是四十岁了。原因是太空飞船的高速飞行使它上面的时钟变慢了,所以T就老得慢了。
但这个结果也可以反过来。
从T的角度看,地球相对于他是在做高速运动。
这样,地球上的时钟就会变慢,因而E也就老得慢了。
这就是双胞胎悖论。
一个聪明的解决办法就是只有E的结论是正确的。原因是狭义相对论的一个前提条件是惯性参照系。宇宙飞船需要加速和减速,所以T的结论是不对的。
这个解决办法有一点儿小问题。只要让T再接着旅行我们就能看出来。
假如T用同样的速度旅行了双倍的距离,那么他们都该有多大岁数呢?
顺着上面的思路,T就是四十岁而E则是六十岁,因为他们的时钟应该都走了双倍的时间。
不过这里还有另外一条思路,让我们把它称作思路B。
T的新旅程可以看作是他的旧旅程再加上一段匀速直线运动的旅程。在这段新加的旅程中,E和T处在完全对等的相对状态,所以在这段旅程上他们的时钟不会出现任何差别。这样我们就会得到一个不同的结果:不管飞船再飞多远,T总会比E年轻十岁。
现在我们沿着思路B往另一个方向走。这次不是让旅程变长,而是让旅程变短,直到把飞船所有的匀速直线运动全部去掉。因为在去掉的旅程部分这两个时钟不会产生任何差别,所以即便飞船的加速减速只需要十个小时,T还是会比E年轻十岁!
因此,这个解决办法根本不灵。
你可能还看到过关于该悖论的其它解释。
如果在任何解释里,地球被当成一个特别的参照系来对待,你就可以立刻把它排除掉。
因为自从地球不再是宇宙的中心那天开始,地球就不再特殊了。
也有人用广义相对论来解释双胞胎悖论。
一个基于狭义相对论的结论却需要用广义相对论去解释,脑洞开得也够大的。