早就21世纪了，为何还有人想用“双生子佯谬”推翻相对论？

1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论，十年之后，再次提出广义相对论。相对论的横空出世，彻底颠覆了人类的传统时空观。

虽然相对论一经提出，便遭受到了很大的质疑，但经过一百多年的不断验证，如今相对论不但没有被推翻，它的根基越来越稳固，已经成为现代物理学大厦的两大基石之一。

不过，或许是因为相对论太具有颠覆性了，它描述的都是亚光速世界的运行规律，而我们很难直接去亚光速世界亲自体验，以至于直到今天，仍旧有不少人质疑相对论，质疑的理由有很多，其中一个就是“双生子佯谬”。

爱因斯坦的狭义相对论表明，速度会影响时间的流逝，速度越快时间就越慢，这就是时间膨胀效应或者说钟慢效应。

那么双生子佯谬到底是怎么回事呢？

这只是一个思想实验。假设有一对双胞胎兄弟。弟弟待在地球上，哥哥乘坐亚光速飞船离开地球，进行星际旅行。那么当哥哥返回地球之后，他和弟弟谁更年轻呢？

按照狭义相对论的时间膨胀效应，速度越快时间就越慢，那么哥哥应该更年轻，毕竟哥哥一直在以亚光速飞行，他的时间变慢了。

但由于速度是相对的，那么在哥哥眼里，弟弟同样在做亚光速飞行，哥哥也会认为弟弟的时间变慢了，所以应该弟弟更年轻。

这就出现了“双生子佯谬”，看起来出现了无法解释的矛盾。但无论是哥哥更年轻还是弟弟更年轻，结果都只能是一个，不可能出现“哥哥更年轻，弟弟也更年轻”的矛盾结果。那么到底谁更年轻呢？

质疑到底谁更年轻，实际上是自己给自己挖了一个大坑，自己跳进自己设定的圈套里。其实，这本不应该是一个问题，或者说是一个没意义的问题。说点不好听的，就是有人“吃饱了撑的”，没有困难制造困难也要上，硬要用“双生子佯谬”质疑相对论，完全没有搞清楚狭义相对论的基本前提。

为何说“双生子佯谬”本不应该是问题呢？原因很简单，因为狭义相对论的基本前提是“惯性系”。也就是说，狭义相对论推导出来的任何结论，都必须以惯性系为基础，在非惯性系中就没有任何意义。

而在双生子佯谬这个思想实验中，哥哥和弟弟之间根本就不是惯性系的平等关系，因为哥哥乘坐火箭离开并返回地球的过程中，一定会经历加速减速的过程，而这个过程就是非惯性系。只有哥哥和弟弟都保持惯性系，狭义相对论才能适用。

所以，之所以会出现“哥哥看弟弟更年轻，弟弟看哥哥也更年轻”的矛盾结果，就是因为有些人把狭义相对论“玩坏”了，用一个“错误”的狭义相对论去质疑狭义相对论，就有点本末倒置了。

其实这种质疑就相当于先假设狭义相对论是错误的，然后通过“一顿猛如虎”的操作，最终证明了狭义相对论确实错了！这是不是有点可笑呢？

说了这么多，双生子佯谬中到底谁对呢？哥哥和弟弟都认为对方更年轻，哥哥和弟弟谁对谁错呢？

弟弟对了！因为哥哥会更年轻，而不是弟弟更年轻。为什么会这样？

由于哥哥和弟弟之间存在非惯性系，就不能用狭义相对论来解释了，需要用更普适的广义相对论来诠释，因为广义相对论适用于各种参照系，不仅仅是惯性参照系。

按照广义相对论诠释，引力同样会让时间变慢，引力越大时间就越慢。而广义相对论中有一个基本前提，也就是等效原理，该原理表明加速度与引力是等效的，因为加速度会产生惯性力，这种力量与引力等效。

就好比如果你深处一个密封的箱子里，箱子以9.8的加速度向上飞行，你的感觉与站在地面上没有任何区别，如果你闭上眼睛，你根本无法区分自己到底是站在地面上，还是深处一个以9.8的加速度向上飞行的箱子里！因为两者是等效的。

由于加速度与引力等效，哥哥在返回地球的过程中势必会经历减速然后再加速的过程，也就会有加速度，所以哥哥的时间变慢了。

你可能会质疑：相对哥哥来讲，弟弟也经历了加速度。不过弟弟所谓的加速度只是假的“加速度”。因为加速度等效于引力并不是问题的本质，本质上讲是强大的引力会引起周围时空的改变，时间的改变就会引起时间和空间的变化。相当于哥哥处于一个强大的引力场里，与哥哥在黑洞附近逗留一会没有任何区别。

而弟弟所谓的“加速度”并不会引起时空的任何改变，时间自然也不会有任何变化。

其实，双生子佯谬也是可以用狭义相对论来诠释的，只不过过程会很复杂，需要把哥哥掉头返回地球的过程进行无限分解，分解为很多个惯性系，然后再进行计算分析，就相当于一个微积分的过程！