早就21世紀了，為何還有人想用“雙生子佯謬”推翻相對論？

1905年，愛因斯坦提出了狹義相對論，十年之后，再次提出廣義相對論。相對論的橫空出世，徹底顛覆了人類的傳統(tǒng)時空觀。

雖然相對論一經(jīng)提出，便遭受到了很大的質(zhì)疑，但經(jīng)過一百多年的不斷驗證，如今相對論不但沒有被推翻，它的根基越來越穩(wěn)固，已經(jīng)成為現(xiàn)代物理學大廈的兩大基石之一。

不過，或許是因為相對論太具有顛覆性了，它描述的都是亞光速世界的運行規(guī)律，而我們很難直接去亞光速世界親自體驗，以至于直到今天，仍舊有不少人質(zhì)疑相對論，質(zhì)疑的理由有很多，其中一個就是“雙生子佯謬”。

愛因斯坦的狹義相對論表明，速度會影響時間的流逝，速度越快時間就越慢，這就是時間膨脹效應(yīng)或者說鐘慢效應(yīng)。

那么雙生子佯謬到底是怎么回事呢？

這只是一個思想實驗。假設(shè)有一對雙胞胎兄弟。弟弟待在地球上，哥哥乘坐亞光速飛船離開地球，進行星際旅行。那么當哥哥返回地球之后，他和弟弟誰更年輕呢？

按照狹義相對論的時間膨脹效應(yīng)，速度越快時間就越慢，那么哥哥應(yīng)該更年輕，畢竟哥哥一直在以亞光速飛行，他的時間變慢了。

但由于速度是相對的，那么在哥哥眼里，弟弟同樣在做亞光速飛行，哥哥也會認為弟弟的時間變慢了，所以應(yīng)該弟弟更年輕。

這就出現(xiàn)了“雙生子佯謬”，看起來出現(xiàn)了無法解釋的矛盾。但無論是哥哥更年輕還是弟弟更年輕，結(jié)果都只能是一個，不可能出現(xiàn)“哥哥更年輕，弟弟也更年輕”的矛盾結(jié)果。那么到底誰更年輕呢？

質(zhì)疑到底誰更年輕，實際上是自己給自己挖了一個大坑，自己跳進自己設(shè)定的圈套里。其實，這本不應(yīng)該是一個問題，或者說是一個沒意義的問題。說點不好聽的，就是有人“吃飽了撐的”，沒有困難制造困難也要上，硬要用“雙生子佯謬”質(zhì)疑相對論，完全沒有搞清楚狹義相對論的基本前提。

為何說“雙生子佯謬”本不應(yīng)該是問題呢？原因很簡單，因為狹義相對論的基本前提是“慣性系”。也就是說，狹義相對論推導出來的任何結(jié)論，都必須以慣性系為基礎(chǔ)，在非慣性系中就沒有任何意義。

而在雙生子佯謬這個思想實驗中，哥哥和弟弟之間根本就不是慣性系的平等關(guān)系，因為哥哥乘坐火箭離開并返回地球的過程中，一定會經(jīng)歷加速減速的過程，而這個過程就是非慣性系。只有哥哥和弟弟都保持慣性系，狹義相對論才能適用。

所以，之所以會出現(xiàn)“哥哥看弟弟更年輕，弟弟看哥哥也更年輕”的矛盾結(jié)果，就是因為有些人把狹義相對論“玩壞”了，用一個“錯誤”的狹義相對論去質(zhì)疑狹義相對論，就有點本末倒置了。

其實這種質(zhì)疑就相當于先假設(shè)狹義相對論是錯誤的，然后通過“一頓猛如虎”的操作，最終證明了狹義相對論確實錯了！這是不是有點可笑呢？

說了這么多，雙生子佯謬中到底誰對呢？哥哥和弟弟都認為對方更年輕，哥哥和弟弟誰對誰錯呢？

弟弟對了！因為哥哥會更年輕，而不是弟弟更年輕。為什么會這樣？

由于哥哥和弟弟之間存在非慣性系，就不能用狹義相對論來解釋了，需要用更普適的廣義相對論來詮釋，因為廣義相對論適用于各種參照系，不僅僅是慣性參照系。

按照廣義相對論詮釋，引力同樣會讓時間變慢，引力越大時間就越慢。而廣義相對論中有一個基本前提，也就是等效原理，該原理表明加速度與引力是等效的，因為加速度會產(chǎn)生慣性力，這種力量與引力等效。

就好比如果你深處一個密封的箱子里，箱子以9.8的加速度向上飛行，你的感覺與站在地面上沒有任何區(qū)別，如果你閉上眼睛，你根本無法區(qū)分自己到底是站在地面上，還是深處一個以9.8的加速度向上飛行的箱子里！因為兩者是等效的。

由于加速度與引力等效，哥哥在返回地球的過程中勢必會經(jīng)歷減速然后再加速的過程，也就會有加速度，所以哥哥的時間變慢了。

你可能會質(zhì)疑：相對哥哥來講，弟弟也經(jīng)歷了加速度。不過弟弟所謂的加速度只是假的“加速度”。因為加速度等效于引力并不是問題的本質(zhì)，本質(zhì)上講是強大的引力會引起周圍時空的改變，時間的改變就會引起時間和空間的變化。相當于哥哥處于一個強大的引力場里，與哥哥在黑洞附近逗留一會沒有任何區(qū)別。

而弟弟所謂的“加速度”并不會引起時空的任何改變，時間自然也不會有任何變化。

其實，雙生子佯謬也是可以用狹義相對論來詮釋的，只不過過程會很復雜，需要把哥哥掉頭返回地球的過程進行無限分解，分解為很多個慣性系，然后再進行計算分析，就相當于一個微積分的過程！