偶看新闻出走女朋友:双生子悖论——助你理解相对论（三）
来源：百度文库 编辑：偶看新闻 时间：2024/04/28 15:29:26
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引言：一对孪生兄弟，一个留在地球上，另一个乘坐飞船以接近光速取作星际旅游，根据爱因斯坦的狭义相对论，对地球上这位来说，乘飞船的那位在高速运动，时间变慢，地球上的这位年老时，飞船上的那位还年轻，但如果飞船上的人以飞船作参照来看，地球在高速离去，自然是自己年老时地球上的兄弟还年轻，这就是双生子悖论。有人认为这是观察效应，就是说其实兄弟俩年龄一样，只是相距遥远，看到的实际上是多年前的事。那么再补充一下，当飞船飞了几年之后返回，兄弟俩在地球再次相遇，又会怎样呢？根据爱因斯坦的狭义相对论，至少地球上这位会发现他的兄弟比自己年轻，那飞船上那位看到的兄弟又如何呢？
其实，问题就在飞船往返，速度的方向改变了，坐标系也变了，不是同一个惯性系，所以对飞船上那位来说，有个时空变换的问题。如果飞船上那位飞出去的时候把自己的飞船当惯性系，那么，对他来说，几年以后，自己比地球上的兄弟大，但地球已经以近光速飞出几年了，要想重逢，自己就必须以更接近光速的速度去追那个仍以近光速远去的地球，在这个过程中，自己比地球上的兄弟老得更慢，虽然在刚开始追时自己比兄弟大，但要追上那位兄弟，需要漫长的年月，在这期间，因为自己的时间慢太多了，以至于虽然兄弟的时间也慢，但到追上时，兄弟还是比自己老了。
且慢，如果飞船上这位在返回时仍以自己的飞船当惯性系，又会怎样呢？这就会导致他从一个惯性系进入另一个惯性系，不同惯性系中绝对同时无意义，也就是说，他在原来那个惯性系所认为的时间和空间现在都已经变了。假如他进入返回地球的惯性系时对以前的事暂时失忆了，只能看到地球在向自己高速飞来，地球上有个跟自己长得很象的看上去比自己还年轻的人，那么如果此时他来研究地球及地球上这个人和他的孪生兄弟，就会发现：很早很早以前在地球上有一对孪生兄弟，因为地球在高速飞行，所以他们长得很慢；在这对孪生兄弟还年轻的时候，有一天，其中一个兄弟乘坐一艘飞船以比地球还快的速度向自己飞来；经过漫长的岁月，地球上那个已经老了，不过因为光的传播需要时间，现在能看到的地球上的那位其实看到的是很久很久以前的影像，现在他实际上已经是一位老大爷；地球要不了多久就会到自己面前了；而乘飞船的这位，刚刚到自己身边停下来，因为飞船比地球更快，所以他长得更慢，现在年龄恰好跟自己一样大——这时突然发现到自己身边的这位原来就是自己。
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其实，问题就在飞船往返，速度的方向改变了，坐标系也变了，不是同一个惯性系，所以对飞船上那位来说，有个时空变换的问题。如果飞船上那位飞出去的时候把自己的飞船当惯性系，那么，对他来说，几年以后，自己比地球上的兄弟大，但地球已经以近光速飞出几年了，要想重逢，自己就必须以更接近光速的速度去追那个仍以近光速远去的地球，在这个过程中，自己比地球上的兄弟老得更慢，虽然在刚开始追时自己比兄弟大，但要追上那位兄弟，需要漫长的年月，在这期间，因为自己的时间慢太多了，以至于虽然兄弟的时间也慢，但到追上时，兄弟还是比自己老了。
且慢，如果飞船上这位在返回时仍以自己的飞船当惯性系，又会怎样呢？这就会导致他从一个惯性系进入另一个惯性系，不同惯性系中绝对同时无意义，也就是说，他在原来那个惯性系所认为的时间和空间现在都已经变了。假如他进入返回地球的惯性系时对以前的事暂时失忆了，只能看到地球在向自己高速飞来，地球上有个跟自己长得很象的看上去比自己还年轻的人，那么如果此时他来研究地球及地球上这个人和他的孪生兄弟，就会发现：很早很早以前在地球上有一对孪生兄弟，因为地球在高速飞行，所以他们长得很慢；在这对孪生兄弟还年轻的时候，有一天，其中一个兄弟乘坐一艘飞船以比地球还快的速度向自己飞来；经过漫长的岁月，地球上那个已经老了，不过因为光的传播需要时间，现在能看到的地球上的那位其实看到的是很久很久以前的影像，现在他实际上已经是一位老大爷；地球要不了多久就会到自己面前了；而乘飞船的这位，刚刚到自己身边停下来，因为飞船比地球更快，所以他长得更慢，现在年龄恰好跟自己一样大——这时突然发现到自己身边的这位原来就是自己。
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