“雙生子效應(yīng)”是"悖論"或者是"佯謬"?

???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? ——“雙生悖論”隨筆之八

“雙生悖論”,其實不“?!?;?“雙生佯謬”,其實無“謬”。?

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?這一組文章就是圍繞“雙生子效應(yīng)”展開的。

在這個“雙生子效應(yīng)”中,有的說這是“悖論”;有的說這是“佯謬”。下面我們就來尋找一下,在這一效應(yīng)中:是否有“悖論”;是否有“佯謬”。


?一、是“悖論”?


說“雙生子效應(yīng)”是一個悖論,有一定道理。

為了說明這個道理,就要先說一下什么是悖論。

“悖論”,是邏輯學(xué)中的一個名詞,是指一個自相矛盾的命題。

為了閱讀方便,再說一下什么是“命題”。

“命題”是指用系詞“是”或“不是”聯(lián)系起來表達判斷的句子:如“鐵是金屬”、“玻璃不是金屬”這些句子,表達一種明確的判斷,這就構(gòu)成了一個命題。

若在一段論述中,如果存在一個命題,由于這種論述,又否定了這個命題。這個論述就制造了一個“悖論”。

來看下面這段論述。

“上帝是萬能的,但它不能造出一把連自己都打不開的鎖”。

在這一段的論述中,就存在“上帝是萬能的”這個命題,但這段論述卻否定了這個命題:如果上帝不能造出這把鎖,當(dāng)然它就不是萬能的;如果它能造出這把鎖,但上帝打不開,當(dāng)然也就不是萬能的。如此看來,無論上帝能造出這把鎖,還是不能造出這把鎖,都否定了“上帝是萬能的”這個命題。這種命題還可以有多個,比如“上帝造不出一塊連自己都舉不起來的石頭”,等等。這種自相矛盾的論述,就構(gòu)成了一個悖論。

前文里說到的E城的活動中,有這樣的幾個項目。

如果某生物所培植一種乳桿菌,在常溫下只能存活10分鐘,把這種菌種的樣本一部分帶到具有速度為0.75C的列車上,一部分放在路基上。車上的同學(xué)看到眼前的菌種只能存活10分鐘,但看到車下的菌種能存活15分鐘;而車下的同學(xué)看到自己面前的菌種壽命是10分鐘,而車上的菌種壽命是15分鐘。

又說,培育一批成活率只能是10天的小白鼠。車下的同學(xué)說車上的小白鼠活了15天,而自己面前的小白鼠只活了10天。同樣,車上的同學(xué)會說,她們的小白鼠只活了10天,而車下同學(xué)的小白鼠卻能活15天。

車上的人說,他們面前的菌種、小白鼠是先死的,車下的菌種和小白鼠壽命長;車下的人說,他們面前的菌種、小白鼠是先死的,車上的菌種和小白鼠壽命長。

以上種種情形,均是兩種相沖突,相矛盾的看法,這不就是一個“悖論”嗎?

但,這真是一個“悖論”嗎?

下面作一個分析。

對于有些表述判斷的句子構(gòu)成的命題,由于判斷的前提發(fā)生變化,貌似悖論,其實并不相悖。

比如,“太陽是距離我們最近的一顆恒星”,這是指生活在地球上的人進行的判斷構(gòu)成的命題,如果10萬年以后,像這組文章《之一》中說到的段明,跑到距離地球約30光年的地方,在那里太陽當(dāng)然就不是距離人類最近的一顆恒星了。因此有些命題是否正確還與判斷者所處的位置相關(guān)。

又比如,在遼闊的大平原上,會出現(xiàn)這樣的情景:相距很遠的甲、乙兩人,甲看到乙是那么小;同樣的原因,乙看到甲是那么小。這都是由于“近大遠小”的透視原理而產(chǎn)生的“相?!苯Y(jié)果,實際上兩個人說得都是正確的,由于所處的位置不同,因此并不構(gòu)成什么悖論。

前面關(guān)于菌種、小白鼠的兩個例子,都是由于雙方所處的位置不同,時空出現(xiàn)了差別,不存在沖突和矛盾,根本就不是什么悖論。

??? 如此看來,在雙生子問題中出現(xiàn)的悖論,就像“近大遠小”的道理一樣,由于雙方所處的物理時空不同,雙方的看法都是正確的,其實并不相“?!薄?/p>

二、是“佯謬”?


說“雙生子效應(yīng)”是一個佯謬,也有一定的道理。

什么是“佯謬”?“佯”就是假的,不真實的;“謬”是指那些“荒誕的錯誤”。因此“佯謬”就是指假的、荒唐的、不合情理的的事情。

記得今年春晚有一臺魔術(shù)表現(xiàn),表演者據(jù)說是港臺來的一位魔術(shù)師。他的節(jié)目確實精彩,讓人看得匪夷所思。

回憶一下大致情況是這樣的,魔術(shù)師從空中拉下了一塊垂直懸掛黑幕布,幕布就成了一個很大的電視屏幕,屏幕上顯示的圖像是一家人正在吃飯。魔術(shù)師介紹,這是他的家人正在吃年夜飯,有爸爸媽媽還有其他的一些親人。魔術(shù)師先與他的家人說了幾句恭賀新春的話,接著,離奇的事情出現(xiàn)了:視屏中的媽媽居然用勺子撈了一只湯圓,從屏幕里伸了出來,讓她的在場表演魔術(shù)的兒子吃到了那只湯圓;接著,出現(xiàn)了更加不可思議的一幕,在一團煙霧中,魔術(shù)師縱身一躍,蹦到了屏幕里與家人團聚去了。

這是在魔術(shù)世界里看到的一幕,是用魔術(shù)制造了一個“佯謬”。在真實的世界里,是不可能存在的。

如果有人告訴你,他鄰居的一個孩子在普林斯頓攻讀學(xué)位,除夕之夜,這孩子縱身一躍分秒之間就回到了家里,對于這樣的傳聞,你一定不會相信,認為這是杜撰一個佯謬。

有人告訴你,一位70多歲的老人,是他的鄰居,某日,做了一夢,夢里是在小學(xué)的池塘邊,與兒時的小朋友們一起玩水,醒來后,老人卻發(fā)覺自己已是一個少兒;又有人告訴你,他在路上遇到了一位老人,鶴發(fā)童顏,仙風(fēng)道骨,老人說他是早年興建元大都時出生的。

這些話你一定不會相信,認為這些都是佯謬。

在這組文章《之一》中,就介紹了三個不可思議的事情,下面簡述一下。

第一件是,有一位30歲的母親,她有一個5歲的女兒,那年她乘坐一艘速度是0.999C的飛船,去了一趟距地球26光年的織女星,看望嫁過去的妹妹,還在那里住了3年,回來后女兒60歲了,她只有35.3歲,母親居然比她女兒的年紀還要小。

第二件事情是,有一位剛大學(xué)畢業(yè)的年輕人,23歲,租賃了一處住房。房東是一位85歲的孤老太太,租金要比同樣的房子高出一成,但是老人過世后,房子就歸年輕人所有。

房子租出后,老人便乘坐高速飛船到星際旅行了幾次,正是這樣的旅行,使她的生命流逝大大地遲緩了下來。大學(xué)生房客一直在地球上生活,雖過了百歲,也算高壽,竟然在房東還健在時離開了這個世界,繳納了大半輩子的高房租,始終未能成為這套房子的主人。

第三件事情是,在某城市中,有一對孿生兄弟段明、段亮。兄長段明只比弟弟早到這個世界上幾分鐘。

段明20歲那年,乘坐一艘飛船,相對于地球的平均速度也是0.999C。段明只用了不到3年的時間,就完成了這趟旅行?;氐郊依?,段明只有23歲,而他的弟弟段亮已是80多歲的老翁了。

以上這些就是用相對論制造出來的所謂“佯謬”,這可能也是“雙生子佯謬”這種說法的由來。

說以上三件事情是“佯謬”,通常會有以下兩個理由。

一是常識性的判斷,因為世界上沒有發(fā)生過說是坐車、坐船回來后會變得年輕的,這純粹是天方夜譚,倒是有人說車馬勞頓催人老的,記得清人王九齡就寫過類似于這樣的詩句:“世間何物催人老,曉月雞鳴馬蹄聲?!?/p>

二是根據(jù)“相對論”,運動都是相對的,在飛船里的哥哥完全可以認為自己沒有運動,是留在地球上的弟弟相對于自己運動,按上面的說法,留在地球的弟弟不是也會變得年輕了嗎?

以上說法,就是相對論制造出來的所謂“佯謬”,但是,這真是一個“佯謬”嗎?

下面作一個分析。

首先,狹義相對論事實上只適用于沒有加速運動的情況。但是在段明、段亮的故事中,段明飛離地球,要有劇烈的加速過程,然后,為了回到地球,至少要反轉(zhuǎn)方向一次,先加速、再勻速、后減速才能回到地球上,由于這次旅行必須有加速、減速的過程,顯然,段明所在參考系已不是一個慣性系,因此狹義相對論已不能適用于段明的觀察判斷。

但是,狹義相對論適用于段亮的觀察判斷,因為他沒有加速,一直呆在地球上。段亮的觀察是段明在整個旅程中相對于自己是運動的,他的鐘走得慢,他的心臟也會跳得慢,各個臟器的運作也慢,因此也會老得慢,又當(dāng)段明回到地球上時,兩人又相聚在同一個參考系中了,一直在此參考系中段亮他的觀察應(yīng)該是可靠的,他看到的情景是兄長確實比自己年輕了許多。

其次,對于飛船里的哥哥又返回地球,與弟弟見面的情況。哥哥是“動”,要經(jīng)歷加速、減速過程;弟弟是“靜”,是待在原地不動。對稱的情況破壞了,哥哥是在一個非慣性系,就要用廣義相對論來討論問題,按廣義相對論加速系統(tǒng)相當(dāng)于系統(tǒng)中存在著一個引力場,在這個引力場中鐘是要走慢的,系統(tǒng)中人的生理過程也會變慢,這就確實存在著雙生子效應(yīng),哥哥確實會比弟弟年輕,這是一個“絕對”的結(jié)果,而不是什么佯謬。

再其次,上述的結(jié)論的真實性,已被實驗所證實,只是不像上面那樣富有戲劇性。

把一只原子鐘放置在噴氣式飛機的機艙內(nèi),環(huán)繞地球一圈。理論的預(yù)言由此產(chǎn)生的時間差只有1秒的幾分之一,可以用高精度的儀器測量出來。實驗已表明,旅行回來的鐘是比那只呆在地球上的鐘“年輕”了一些,即一秒鐘流逝的過程慢了,滴答的次數(shù)少了。流逝時間的測量結(jié)果與理論預(yù)言完全相同。

1971年,美國的兩位物理學(xué)家黑菲爾和基廷,利用位于華盛頓特區(qū)的美國海軍實驗室的四只結(jié)構(gòu)相同、走時準確的銫鐘。讓兩只鐘繞著地球往東飛,另外兩只往西飛,當(dāng)它們返回時四只鐘都走慢了,測量的結(jié)果與理論的預(yù)測相一致,對比于靜止在地球上的相同的鐘而言,旅行的鐘確實丟失了一些時間。

這也就證實了出游的哥哥會年輕一些。

如此看來,在雙生子問題中出現(xiàn)的佯謬,并沒有“謬”。

? ?三、生命之流的速度與長度

其實,高速旅行就能使人長壽,這一說法還有待商榷。

誠然,從飛船上回來的哥哥,是會比弟弟年輕些。但是他在飛行的過程中,心跳搏動次數(shù)少了,呼吸次數(shù)也少了,吃飯的次數(shù)也少了,事情做得也少了,如果從這種“少”的意義上講,相當(dāng)于他是少活了若干年。

為了能更好地理解這一觀點,我們先拿E城活動中的小白鼠來作一個說明。

兩組壽命都是10天小白鼠。一組放置在列車上,一組放置在路基上,列車由西向東行駛,車速是0.75C。按照相對論,路基的觀測者會發(fā)現(xiàn),車上的小白鼠心跳、血液、消化系統(tǒng)等整個生化過程都會放慢,會比路基上多出5天的壽命。

路基上的觀測者看到眼前的每只小白鼠每天吃的食物和水是1.5克,10天吃掉15克食物和水,用完這15克的食物,這些小白鼠就離開了這個世界。

路基上的小白鼠已死了5天,這輛東去的列車通過減速、停下來、調(diào)頭、再加速,由東向西,一刻未停地用了15天,又回到了出發(fā)地。車停后,路基上的觀測者好奇地來到列車上,看到這些小白鼠是剛剛死掉的,它們的確是活了15天,比路基上的小白鼠多活了5天。

列車上的人說,這些小白鼠每天只用1克的食物和水,它們在15天里,每只小白鼠共吃掉15克食物和水。路基上的人說,雖然它們多活了5天,但與我們這兒的小白鼠消耗的東西是一樣多。

如果用消耗的食物來衡量它們壽命的長短,兩者又像是一樣的。

在相對論中,假設(shè)有兩個“全同生物”,同時來到這個世界上,而且有相同的生活環(huán)境,因此有同樣的壽命。如果把其中任一個放到高速飛船上去生活,出去了又能回來,而且保證它能活著;另一個一直呆在地球上生活,除了它們所在的參考系不一樣外,其他的生活條件都是一樣的,那么,它們的生命狀況將會是如何的呢?可用一個淺近的粗略比方。

就像是兩池子水,水量是一樣的。假如池里的水就是這個池子的“命”,那么,水流得快了,池里的水干涸得就早,它的“命”就結(jié)束得早;水流得慢了,池里的水就干涸得晚,它的“命”也就結(jié)束得晚。

如果從池里水量的多少來量度這兩條生命的長度,則二者是一樣的;如果從流動的時間長短來量度兩個生命,生命又是不一樣的。

四、 在四維時空中看雙生子效應(yīng)

我們還可以用愛因斯坦的時空觀和運動觀來分析雙生子問題。

前文中已經(jīng)說到,由于光速不變,空間和時間會依賴于觀察對象的運動狀態(tài)而發(fā)生變化。路基上的觀察者說,列車上的鐘走慢了;列車上的觀察者說,路基的站臺變短了。這里空間和時間發(fā)生了糾結(jié),實際上蘊含著更為深刻和統(tǒng)一的時空觀念。

為了能理解這種觀念,可以設(shè)想這樣一次測量活動。

一個機器人,在百米跑道上由西向東行走,它的速度是確定不變的,1米/秒,從起點走到終點,用時100秒。若讓機器人沿一條從原點開始向北傾斜300角線路行走,走到百米跑道的底線,因為走的是斜線,路徑長了,約有115米,用時115秒。

這次運動,機器人運動的速率雖沒有變,但由西向東方向行走的速度慢了,只有0.86米/秒,而向北有了運動,也有了速度,速度是0.58米/秒。

機器人向北偏離運動后,東西方向的速率就變小了,運動就遲緩了。這就像原本只有東西方向的運動,現(xiàn)在分給了南北方向一部分,使南北方向有了運動,也有了速度,這樣?xùn)|西方向速度自然就變小了。

這種運動進行分解的思想,使愛因斯坦提出了一個驚人的觀點:萬物都是以固定的速度——光速,在一個四維的時空里運動。

為了說清楚愛因斯坦的觀點,當(dāng)然先要介紹一下四維時空是什么意思。

這個概念首先是由數(shù)學(xué)家閔可夫斯基(1864-1909,猶太人,為相對論提供了數(shù)學(xué)工具)提出來的,后來愛因斯坦使用了這個概念。閔可夫斯基提倡把時間看成是宇宙的另一個維度。

時間作為宇宙的另一個維度,并不是一個十分抽象的概念,在我們?nèi)粘I钪芯驮谑褂弥?。朋友通知我到某一餐館一聚,總會告訴你餐館在什么位置(X、Y坐標),幾層樓(Z坐標)以及幾點鐘(時間t),這里的t與X、Y、Z一樣,是表示什么時間在什么地方。三個空間坐標和一個時間坐標,就確定了這個事件發(fā)生在時空里的準確位置。時間坐標與任何一維的空間坐標的作用是等價的,在幾點鐘相聚,就是指“在時間”的“什么地方”見面。從這個意義上看,時間就應(yīng)當(dāng)是宇宙的另一維。

為了更好地理解這個四維時空,可以把光運動一秒的距離(30萬公里),作為一個運動單位,制作成一根量桿,因為光速在這個時空中不變,因此這根量桿是剛性的,長度始終不變,亦可稱作光量桿。我們用這根光量桿在四維時空中的轉(zhuǎn)動,來討論物體在高速運動下的時空變化。

建立一個平面坐標,由西向東的水平軸為時間的一維;由南向北的豎直軸表示空間的三維,兩軸交于原點O。讓這根量桿的一端與坐標的原點O始終重合,而量桿另一端P可以繞坐標原點在坐標的第一象限內(nèi)轉(zhuǎn)動。

下面就用這根量桿來討論物體在四維時空中運動的幾種典型的情況。

第一種情況,量桿與時間軸相重合。

在這種情況下,物的運動沒有空間的維度,只是在四維的時間軸上運動,速度是C。

一切靜止的或低速運動的物體就可以看作是這種運動。一個人靜坐在那里讀書,他的椅子、書本,都可以認為沒有空間維度里的運動,而只有時間維度里的運動。按愛因斯坦的觀點,那位讀書人、他坐的椅子、書本等,在時間維度里,沿著時間軸由西向東奔跑,每秒30萬公里,每小時10.8億公里。實際上,在大多數(shù)情況下,我們看到的物體運動速度相對于光速而言都可以看作近似于靜止的情況,都是在時間的維度里——不是在空間的維度里——以每秒30萬公里的速度向前飛奔,奔向它們的終點。

這像上面所說的機器人,從坐標原點O開始速度不變地沿著由西向東的一維軸(相當(dāng)于時間維度)的運動一樣,它沒有南北方向(相當(dāng)于空間維度)運動的分量。

第二種情況,量桿P繞O向上轉(zhuǎn)過一個銳角,即與時間軸有一夾角。

這里物體的運動就不是完全在時間維度的運動了,已有一部分運動轉(zhuǎn)移到了空間維度中。物體運動的轉(zhuǎn)移意味著它在時間維度里的運動變慢了,就是相對于靜止狀態(tài)下的鐘走慢了,量桿在水平軸上的投影的長度,就是時間變慢的比率。物體運動向空間維度的的轉(zhuǎn)移,即量桿在豎直軸上的投影,就是物體在空間運動速率與光速的比率。

類似于上面說的機器人運動向北有了偏離,有了向北方向運動的轉(zhuǎn)移。

第三種情況,量桿P繞O點轉(zhuǎn)至900,與空間維度的軸相重合。

這就是全部轉(zhuǎn)移到以光速在空間維度里的運動。因為此時光量桿與時間軸垂直,在時間軸上的投映量為零。物體在空間維度里的運動速度達到了最大值,而時間維度里的運動量為零,因而沒有時間流逝,運動物體的狀態(tài)也不會發(fā)生變化,這就是說,以光速運動的物將不會發(fā)生變化,是永遠不變的。因此,光子是不會衰老的,從大爆炸出來的光子今天仍然是早先的樣子,一點變化也沒有。

這就像上面說的機器人,只有由南向北(相當(dāng)于空間維度)的運動,而在東西方向(相當(dāng)于時間維度)沒有一點兒運動。

弟弟在地球上,一直在時間的維度里生活著,時間帶著他以光速向終點運動,他的生命流逝的速度是最快的,而哥哥乘飛船,偏離了時間的維度,他的運動部分地轉(zhuǎn)移到了空間維度中,相對于時間維度中的生命運動,流逝變緩了,衰老也就變緩了。如果他乘坐的飛船達到了光速,那他將永遠不變、青春永葆、長生不老。

我們再假設(shè),兄弟倆如果生活習(xí)慣、行為方式、生活的環(huán)境、個體心理、生理、遺傳等條件都一樣,若他倆一直都在地球上相同的條件和環(huán)境中生活,可得同壽,就像是兩個“全同生物”。

當(dāng)哥哥乘飛船離開地球,他生命運動的速率就會變慢,當(dāng)他回到地球上與弟弟見面時,哥哥確實會比弟弟年輕些。之后,如果他們一直生活在地球上直至終老,弟弟會先于哥哥離世,而兄弟倆生命活動的總量(諸如能讀多少書,吃下多少糧食,心臟跳動了多少次,血液循環(huán)了多少次)仍然應(yīng)當(dāng)是一樣的。

五、廣義相對論的解釋

前文中提到飛船飛回地球的過程中要減速、調(diào)頭、加速,這個飛船就不是一個做勻速直線運動的慣性系了,既然出現(xiàn)了非慣性系,狹義相對論就不能用,要用廣義相對論,那么,廣義相對論是如何解決這一問題的呢?

下面用一個簡單的例子做一個粗淺的介紹。

先回顧一下狹義相對論給出的結(jié)果。

有雙生子A、B兩人,A為兄,B為弟。B在地球上,A乘飛船離開地球,飛船的速度是V,飛船沿直線勻速飛行,飛行的距離是L,起飛、掉頭、降落時間都忽略,只考慮勻速運動的過程,則B看到在這一過程中,自己的鐘用時為t = 2L/v。B看到飛船上的鐘經(jīng)歷的時間是t0,飛船上的鐘走得慢,根據(jù)狹義相對論,t0? =?tβ,β= √1-(v/c)2。

再來看廣義相對論的分析。

在廣義相對論中,假定飛船減速到零,調(diào)頭再加速這是在極短的時間內(nèi)完成的,那么在這瞬間飛船將有極大的加速度,根據(jù)廣義相對論,相當(dāng)于在這個短暫的過程中飛船內(nèi)出現(xiàn)了一個極強的引力場,這個引力場使時鐘變慢,根據(jù)廣義相對論的計算,在飛船突然轉(zhuǎn)向的過程中,飛船中的A發(fā)現(xiàn)自己的鐘走得很慢,甚至可認為是不走了,而看到地球上B的鐘突然在這其間增加了一段時間t2,按廣義相對論的計算t2 =2vL/C^2。

這樣,飛船上的A看到B鐘的走時可以分為兩部分:勻速運動部分t1;加速運動的部分t2。分別計算如下:

勻速運動的部分可用狹義相對論的公式計算,其時間應(yīng)當(dāng)是飛船上的時間t0乘以β,即有

t1= t0β=? tβ2 = (2L/v) (1-(v/c)^2);加速那一段增加的時間t2 =2vL/C^2。這樣飛船上的A認為地球上的B經(jīng)歷的時間是


這與地球上的B看到身邊鐘的走時是一樣的,這就是說,無論是A(乘飛船的)或B(在地球上的),他倆看到地球上那只鐘都是走過了2L/v時間,而飛船上的鐘經(jīng)歷的時間,只要計及勻速的那一段,因為根據(jù)廣義相對論的分析,減速、調(diào)頭、再加速的瞬間飛船上的鐘幾乎不走,因此只要用狹義相對論的計算就可以了,就是前面計算過的那個值


即有t > t0,飛船上的鐘確實是走慢了,而且就是用狹義相對論計算出的那個值。

??? 由這個結(jié)果,說明以下三點。

第一,A、B兄弟倆在地球上見面后,若把兩只鐘放在一起,地球上的那只鐘走過的時間是t(2L/v),飛船上的鐘走過的時間是t0(t β ),t > t0,飛船上的鐘走慢了,兩人的看法是一致的。

二,飛船上的鐘的確比較地球上的那只鐘走慢了,因此說A比B年輕將是絕對意義上的結(jié)論,由于飛船在調(diào)頭、加速的瞬間,成為一個非慣性系,破壞了原先都是慣性系的對稱狀況,因此這里不存在所謂的“悖論”或“佯謬”,孿生的哥哥變成了弟弟將是確定的事實。

第三,用廣義相對論計算的結(jié)果表明,一直在地球慣性系中的B對A的觀測,用狹義相對論的計算結(jié)果,原來是一個正確的值,如果把這個結(jié)論推廣,則在前面的文章中,留在地球上的那一位,用狹義相對論計算從高速列車或飛船上回來的那一位的年齡都是近似正確的結(jié)論。

六、余話

與相對論相關(guān)的資料中,大都有關(guān)于“雙生子效應(yīng)”的論述,有的稱之為“悖論”,有的稱之為“佯謬”,有的索性就稱“悖謬”,表明二者沒有什么區(qū)別。

為什么在相對論的文獻中會出現(xiàn)這些說法呢?下面試作一些分析。

應(yīng)當(dāng)看到“悖論”與“佯謬”還是有些區(qū)別的。

“悖論”的要點是一個“?!弊郑侵赶嗷_突、相互矛盾的論述;“佯謬”的要點是一個“謬”字,是指荒誕的、不合情理的、不可能發(fā)生的事情。

為什么有“悖論”說。

在狹義相對論中,一個在地球上,一個在飛船中,都是在兩個慣性系中,這兩個慣性系是平權(quán)的,對稱的,兄弟倆人是處于對等的地位,都說對方的鐘走慢了,對方變得年輕了,兩者的看法相悖,自然就有了“悖論”之說。

為什么又有“佯謬”說呢?

當(dāng)飛船上的兄回到地球上與弟見面時,按照相對論的說法,兄真的會比弟還年輕,這看似荒誕的、不合情理的,不可能發(fā)生的“天序”逆轉(zhuǎn)的事情,因此有了“佯謬”之說。

也可以認為在這個“佯謬”中有“悖論”。

兄因為“出-回”變年輕了,由于運動的相對性,也可以認為兄“不動”,而是弟相對于兄在“出-回”,這樣,弟不就更加年輕了嗎?這是“佯謬”相悖。

因此,把這個“佯謬”說成“悖論”,或者把這個“悖論”說成“佯謬”,或者索性就叫“悖謬”,都未嘗不可,似乎也沒有什么錯。這可能就是這個效應(yīng)被“悖論”和“佯謬”混稱的緣故。

然而,按上面的分析,我們必須知道:“雙生子效應(yīng)”既不是悖論,也不是佯謬。兄回到地球上真的年輕了,理論上給出的結(jié)果就是這樣的事實。

說了那么多“雙生子效應(yīng)”,事實上,對于人類來說,還是一個非常遙遠的事情。

相對論告訴我們,雙生子效應(yīng)的出現(xiàn),是因為相對于我們運動的物體經(jīng)歷著與我們不同的空間和時間,而且,只有在運動速度與光速可比擬時,才需要考慮這一效應(yīng),空氣分子的平均運動的速度是每小時1000公里,相當(dāng)于噴氣式飛機的速度,它的相對論效應(yīng)偏離正常情況不超過億萬分之一,一小時的時間慢幾納秒(10-9秒)。這么小的效應(yīng)需要極精密的儀器才能檢測到。坐超音速飛機橫跨大西洋從北京到紐約的游客,會比坐通常的車、船到那兒約年輕20納秒。

若乘坐速度是每秒3萬公里的飛船,這是光速的十分之一,已經(jīng)非??炝?,大約一秒內(nèi)可以繞地球一圏。如果兄長乘坐這樣的飛船繞地球一圈,又回到家里,只比在家里的弟弟年輕了約千分之五秒,這個差別是很難檢測出來的。

像段明、段亮出生時前后相差幾分鐘,就算是2分鐘,段明要乘坐這樣飛船繞地球3萬圈回到家里才能比段亮年輕一點兒,要實現(xiàn)這樣的實驗,估計也是千萬年以后的事情,因此人類真要乘坐飛船來逆轉(zhuǎn)“天序”,也許在一個相當(dāng)長的歷史階段內(nèi)還是無法實現(xiàn)的“神話”,兄變成弟,雖然并不是“悖論”,也不是“佯謬”,但是人類要使這個“佯謬”變成能在日常生活中感受到的事實還有很大的困難。

若像《之一》中說的那樣,乘坐的星際旅行的飛船其速度都是0.999C,能明顯地實現(xiàn)母與女、老與少“天序”的逆轉(zhuǎn),而且,飛船的速度達到這么大,飛船的質(zhì)量也會增加很多、很多倍,技術(shù)上的困難更是巨大的,是難以克服的。

如果還要考慮人的呼吸、心臟跳動、血液的流動、消化系統(tǒng)運作、細胞的活動、機體分子的運動都相應(yīng)地滯納、變緩,也許體內(nèi)熵增的步伐是減慢了,但還能不能維持人的生命體征,這之間的相關(guān)問題還有許多、許多。

因此,要真正實現(xiàn)“天序”的明顯逆轉(zhuǎn),也許還只能是一個遙遠、渺茫的故事。

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