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這其實是著名的“雙生子佯謬”,說的是哥哥乘坐近光速飛船離開地球,而弟弟則留在地球,等著哥哥乘坐飛船返回地球時,弟弟已經很老了,而哥哥依舊年輕。

因為根據狹義相對論速度越快時間越慢。實際上這個問題狹義相對論解釋不了:哥哥的速度是相對於地球這個慣性系,同樣弟弟相對於哥哥的近光速飛船這個慣性系也是這個速度,在哥哥看來在地球的弟弟時間也過的很慢。所以在狹義相對論看來只是個效應而已,狹義相對論只適用於慣性系,這個問題在廣義相對論裡得到了解決。因為哥哥的飛船有加速和減速,處於一個非慣性系。在非慣性系中哥哥和弟弟的時間膨脹率出現了真正的差異。

因為運動是相對的啊,如果我們以留在地球上的兄弟作為參照系,那旅行者回到地球后,我們發現他比他留在地球的兄弟更年輕。可是反過來如果以宇宙飛船為參考系,留在地球的人也以近光速飛行,碰面的時候應該是地球上的兄弟,比飛船上的年輕。這才是問題所在。

那到底是誰會變年輕呢?在1905年愛因斯坦提出狹義相對論的時候,他自己也沒有答案 。一直到十年之後,愛因斯坦通過等效原則把相對論推廣到非慣性參考系才完整清晰的解釋了這個問題。答案是:誰去找誰,誰更年輕。在雙生子佯謬中,那個開著飛船先飛離地球在飛回來的兄弟會更年輕,因為他經歷了加速和減速的過程。

這個問題還要界定變老的定義,1、年齡增長2、身體機能衰退。從年齡上看,兩人年齡相同,因為相遇時兩人年齡增長勻等於相遇時刻減出發時刻。從身體機能衰退上看誰經過的路徑長誰更年輕,與其平均速度相關。從原子鐘實驗中可以看出,時間變慢是因為原子振盪頻率變小,可推測分子化學反應速率變慢。

雙生子佯謬的本質在於雙方運動的開始和結尾都有加速度過程,同時如果需要比較時間還需要掉頭過程,這些加速度是絕對的,而絕對的加速度等效於重力,對時空產生了扭曲,造成時間流速變慢。

另外,超光速的相對運動是存在的,但因為超光速運動不能產生任何資訊傳遞,所以對另一方沒有意義。舉個栗子,宇宙在大爆炸之處物質相對運動一定是超光速的,即使在現在宇宙的邊緣到邊緣相對速度也是超光速的,但因為沒有資訊傳遞,就等同於宇宙是無限的。

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