在上一篇文章中跟大家簡單了聊一聊愛因斯坦在狹義相對論中提出的時間膨脹效應,也就是針對一個慣性系進行運動的時鐘會變慢,通俗的說就是:運動速度越快,其時間流逝針對另一個參考系來說就相對變慢,后來有物理學家提出了一個思想實驗來反駁愛因斯坦提出的時間膨脹理論,即物理學上著名的雙生子詳謬。

在地球上有一個孿生兄弟,我們分別成他們?yōu)锳、B,當A、B剛剛誕生的那一刻開始,A就被放在一個以0.8倍光速航行的宇宙飛船中,而B則一直在地球上生活,那么根據(jù)狹義相對論的時間膨脹理論,A的以速度達到0.8倍光速的高速進行運動,相對于地球而言,A的時間流逝速度應該是地球的三分之二,也就是說當?shù)厍蛏系腂三歲的時候,飛船上的A應該才僅僅兩歲,也就是說A應該要比B年輕,這是根據(jù)狹義相對論中時間膨脹理論推導出的結果,但是問題是:任何運動都沒有絕對的,都是相對的,針對于B來說,A一直處于飛船中的靜止狀態(tài),而B則一直在做0.8倍光速的遠離飛船運動,那么B的時間流逝就要比A慢,也就是說B應該比A年輕,那么問題來了,為什么站在兩個角度去看待這個問題,得出了究竟是兩個完全不同的結果呢?是不是狹義相對論本身出現(xiàn)了問題呢?

想要比較一下A與B到底哪個年輕,那就需要讓A飛回地球來比較一下各自的時間就可以了,這里先聲明一下:雙生子詳謬并不能推翻狹義相對論,認為A和B都變得年輕了的前提是兩者都處于同一參考系之中,也就是A與B的條件是相同的,但事實上A和B的條件是不對等,因為B一直處于慣性系之中(勻速直線運動),而在飛船中的A,想要飛回地球就需要經(jīng)歷加速、勻速,減速、速度為零、調(diào)頭、加速等多種變速運動,A與B根本就是不對等的,既然A和B的條件不對等,那么A與B就不可能同時都年輕,雙生子詳謬也就不成立了。

那么問題來了,既然A與B不可能都變年輕,那么當A飛回地球的時候,到底是A年輕還是B年輕了呢?
既然A與B的條件不同,那么我們就需要兩個視角來看這個問題。注:A紅、B綠

從地球的視角,也就是B的視角來看:A的時空圖并不是直線,而是一個曲線或者說一個折線,A的時空長度是要短于B的,所以當A返回地球時是要比B年輕的。

從A的視角來看的話,A需要在勻速直線運動之后進行減速運動,當速度達到0的時候快速調(diào)頭向地球飛去,那么A的變速運動相對于不斷的切換慣性參考系,A每一次的變速運動都會產(chǎn)生一個巨大的時間差,這個時間差會使B變老,所以當A最后回到地球時,A還是要比B年輕。
不論從哪個視角來看,坐飛船的A要始終比處于慣性參考系中的B要年輕。