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引言:一對孿生兄弟,一個(gè)留在地球上,另一個(gè)乘坐飛船以接近光速取作星際旅游,根據(jù)愛因斯坦的狹義相對論,對地球上這位來說,乘飛船的那位在高速運(yùn)動(dòng),時(shí)間變慢,地球上的這位年老時(shí),飛船上的那位還年輕,但如果飛船上的人以飛船作參照來看,地球在高速離去,自然是自己年老時(shí)地球上的兄弟還年輕,這就是雙生子悖論。有人認(rèn)為這是觀察效應(yīng),就是說其實(shí)兄弟倆年齡一樣,只是相距遙遠(yuǎn),看到的實(shí)際上是多年前的事。那么再補(bǔ)充一下,當(dāng)飛船飛了幾年之后返回,兄弟倆在地球再次相遇,又會(huì)怎樣呢?根據(jù)愛因斯坦的狹義相對論,至少地球上這位會(huì)發(fā)現(xiàn)他的兄弟比自己年輕,那飛船上那位看到的兄弟又如何呢?
其實(shí),問題就在飛船往返,速度的方向改變了,坐標(biāo)系也變了,不是同一個(gè)慣性系,所以對飛船上那位來說,有個(gè)時(shí)空變換的問題。如果飛船上那位飛出去的時(shí)候把自己的飛船當(dāng)慣性系,那么,對他來說,幾年以后,自己比地球上的兄弟大,但地球已經(jīng)以近光速飛出幾年了,要想重逢,自己就必須以更接近光速的速度去追那個(gè)仍以近光速遠(yuǎn)去的地球,在這個(gè)過程中,自己比地球上的兄弟老得更慢,雖然在剛開始追時(shí)自己比兄弟大,但要追上那位兄弟,需要漫長的年月,在這期間,因?yàn)樽约旱臅r(shí)間慢太多了,以至于雖然兄弟的時(shí)間也慢,但到追上時(shí),兄弟還是比自己老了。
且慢,如果飛船上這位在返回時(shí)仍以自己的飛船當(dāng)慣性系,又會(huì)怎樣呢?這就會(huì)導(dǎo)致他從一個(gè)慣性系進(jìn)入另一個(gè)慣性系,不同慣性系中絕對同時(shí)無意義,也就是說,他在原來那個(gè)慣性系所認(rèn)為的時(shí)間和空間現(xiàn)在都已經(jīng)變了。假如他進(jìn)入返回地球的慣性系時(shí)對以前的事暫時(shí)失憶了,只能看到地球在向自己高速飛來,地球上有個(gè)跟自己長得很象的看上去比自己還年輕的人,那么如果此時(shí)他來研究地球及地球上這個(gè)人和他的孿生兄弟,就會(huì)發(fā)現(xiàn):很早很早以前在地球上有一對孿生兄弟,因?yàn)榈厍蛟诟咚亠w行,所以他們長得很慢;在這對孿生兄弟還年輕的時(shí)候,有一天,其中一個(gè)兄弟乘坐一艘飛船以比地球還快的速度向自己飛來;經(jīng)過漫長的歲月,地球上那個(gè)已經(jīng)老了,不過因?yàn)楣獾膫鞑バ枰獣r(shí)間,現(xiàn)在能看到的地球上的那位其實(shí)看到的是很久很久以前的影像,現(xiàn)在他實(shí)際上已經(jīng)是一位老大爺;地球要不了多久就會(huì)到自己面前了;而乘飛船的這位,剛剛到自己身邊停下來,因?yàn)轱w船比地球更快,所以他長得更慢,現(xiàn)在年齡恰好跟自己一樣大——這時(shí)突然發(fā)現(xiàn)到自己身邊的這位原來就是自己。
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