這不是你所熟悉的那個(gè)孿生子悖論掘譬，但這的確是愛(ài)因斯坦相對(duì)論中的那個(gè)孿生子悖論泰演，但你熟悉的那個(gè)和愛(ài)因斯坦的那個(gè)，真的是同一個(gè)嗎葱轩？
基本故事
如上圖所示睦焕，依照愛(ài)因斯坦相對(duì)論原理，一對(duì)雙胞胎靴拱，戴頭盔的哥哥成為了宇航員垃喊，坐超高速飛船飛往太空，穿深藍(lán)衣服的弟弟在地球生活袜炕。
幾十年后本谜，地球弟弟已經(jīng)經(jīng)垂垂暮年，卻發(fā)現(xiàn)星際旅行回來(lái)的飛船哥哥仍然非常年輕偎窘。
悖論在哪乌助？
雙胞胎變成了爺孫檔，這怎么可能陌知？這明顯是悖論八小！
這是對(duì)孿生子悖論最大的誤解仆葡！
運(yùn)動(dòng)物體時(shí)間變慢赏参，這是個(gè)物理現(xiàn)象，已經(jīng)被愛(ài)因斯坦用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)和數(shù)學(xué)方法完美證明過(guò)的沿盅，100多年以來(lái)全世界科學(xué)家都沒(méi)能動(dòng)搖這個(gè)理論把篓。
兩個(gè)高精度的時(shí)鐘精確對(duì)時(shí)，其中一個(gè)給你帶著去坐高鐵腰涧，另一個(gè)給我在原地等你韧掩。幾個(gè)小時(shí)后你坐高鐵回來(lái)，就會(huì)發(fā)覺(jué)你的時(shí)鐘比我的慢了那么一丁點(diǎn)窖铡。當(dāng)然這個(gè)一丁點(diǎn)可能非常小揍很，只有幾百萬(wàn)分之一秒。
這個(gè)事情是愛(ài)因斯坦說(shuō)的万伤，是經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)證明的，據(jù)說(shuō)也經(jīng)過(guò)事實(shí)證明的呜袁。星際旅行必然導(dǎo)致年齡差異敌买，這是科學(xué)，不是悖論阶界。
另一個(gè)誤解
你是否會(huì)認(rèn)為哥哥不變老是因?yàn)橐曈X(jué)原因呢虹钮？至少我小時(shí)候是這么認(rèn)為的聋庵。
相對(duì)論是基于這么一個(gè)物理事實(shí)建立的，即真空中光速恒定不變芙粱，永遠(yuǎn)是30萬(wàn)公里每秒祭玉。
速度竟然是有上限的！這可能是人類迄今為止發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)宇宙級(jí)bug春畔。
你坐高鐵向運(yùn)行前方開(kāi)槍脱货，我站在車站上同時(shí)開(kāi)槍，你的子彈肯定比我的子彈飛的快律姨、飛得遠(yuǎn)振峻。但是，你坐在高鐵上向運(yùn)行前方照射一束光择份，我也同時(shí)照射一束光扣孟，這兩束光的速度卻是同樣的！
如果標(biāo)槍的速度和投手的跑動(dòng)速度無(wú)關(guān)荣赶，飛奔和原地不動(dòng)投出的標(biāo)槍速度一樣凤价，你會(huì)不會(huì)驚訝？但光的速度和光源手電筒的運(yùn)行速度完全無(wú)關(guān)拔创，光的速度和這個(gè)世界的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)利诺！
如果你確定已經(jīng)記住上面這個(gè)事實(shí)，那么我們?cè)賮?lái)審視孿生子悖論：
當(dāng)哥哥坐飛船遠(yuǎn)離地球的時(shí)候伏蚊，地球弟弟通過(guò)天文望遠(yuǎn)鏡看到飛船窗口中哥哥身上發(fā)出的光立轧。假設(shè)哥哥飛船以接近光速飛行，那么1年后哥哥發(fā)出的光要第二年才能到達(dá)地球躏吊。也就是說(shuō)氛改，地球弟弟過(guò)了2年，但看到哥哥只過(guò)了1年比伏。
那么是不是光的這個(gè)視覺(jué)錯(cuò)覺(jué)導(dǎo)致了最終雙胞胎年齡的差異胜卤？
不是的！讓我們?cè)倏春蟀氤塘尴睿瑥耐庑欠祷貋?lái)的情況葛躏。
假如說(shuō)和哥哥同歲的外星表哥正在以接近光速的的速度飛過(guò)來(lái)，距離是1光年悠菜。那么地球弟弟在望遠(yuǎn)鏡里會(huì)看到什么舰攒？由于你看到的表哥一直是一年前的表哥，所以結(jié)果就會(huì)是上一秒看到表哥在外星剛上飛船悔醋，下一秒表哥已經(jīng)到你面前了摩窃。表哥確實(shí)飛行1光年距離，也確實(shí)在這1年的每一天都向你發(fā)光，但這些光會(huì)隨著表哥同時(shí)到達(dá)你的面前猾愿，對(duì)鹦聪，你的表哥會(huì)發(fā)著耀眼的光芒出現(xiàn)！——科幻電影誠(chéng)不欺我也蒂秘。
上面雖然說(shuō)得很熱鬧泽本，也的確是不可辯駁的物理現(xiàn)實(shí)，但這并不是孿生子悖論產(chǎn)生年齡差距的原因姻僧。因?yàn)榘凑丈厦孢@個(gè)視覺(jué)計(jì)算套路规丽，坐飛船的哥哥雖然飛出去時(shí)候看上去變老慢，但飛回來(lái)的時(shí)候變老就會(huì)快段化，最終視覺(jué)效果會(huì)被抵消嘁捷。
時(shí)間為什么會(huì)變慢？
首先我們要明確显熏，在地球上的弟弟的觀點(diǎn)（不是視覺(jué)觀點(diǎn)雄嚣，而是真實(shí)物理角度），飛船上的哥哥的時(shí)鐘一定是變慢的喘蟆。
為什么缓升？
還會(huì)到光速不變的事情來(lái)說(shuō)。哥哥躺在飛船地板上蕴轨，朝著飛船屋頂?shù)囊幻骁R子照手電筒港谊，一束光照到屋頂返回來(lái)，再照一束光上去橙弱，無(wú)限反復(fù)歧寺。
假如說(shuō)這個(gè)飛船有1光秒也就是30萬(wàn)公里高，對(duì)于哥哥來(lái)說(shuō)棘脐，光要2秒一個(gè)來(lái)回斜筐。但對(duì)于地球上的弟弟來(lái)說(shuō)，哥哥發(fā)出光的路徑是個(gè)尖朝上的倒V型的折線蛀缝，橫向距離就是哥哥飛船在這2秒內(nèi)飛出的距離顷链。
以飛船接近光速的每秒30萬(wàn)公里算，那么光從地板發(fā)射到屋頂?shù)呢Q線和飛行距離的橫線就構(gòu)成了直角三角形屈梁，斜邊是地球弟弟觀點(diǎn)中光的路徑嗤练。從勾股定理知道，這個(gè)斜邊大概是根號(hào)下1800在讶，大約是42萬(wàn)公里煞抬，光要走1.4秒。
同樣一個(gè)事情构哺，在哥哥的飛船世界只要1秒鐘此疹，在地球弟弟的世界卻要1.4秒！
如果我們把飛船的高度降低一半，速度不變蝗碎，在哥哥的飛船世界只要0.5秒鐘，在地球弟弟世界卻要30除以根號(hào)下高度15平方加距離30平方旗扑，得到1.1秒蹦骑，是飛船哥哥的2倍多。
把飛船高度降低到極小臀防，那么這個(gè)時(shí)間倍數(shù)就會(huì)趨于無(wú)窮大眠菇。——這是由于我們假定飛船以光速運(yùn)行導(dǎo)致的袱衷。
這個(gè)例子中哥哥的手電筒光是上下的捎废，其實(shí)換成左右或者前后任意方向都沒(méi)有問(wèn)題。我們知道在原子的微觀世界致燥，很多運(yùn)動(dòng)都是以高速甚至光速運(yùn)行的登疗，這也是整個(gè)宇宙的物質(zhì)基礎(chǔ)，我們每個(gè)人也都是原子構(gòu)成的嫌蚤。
所以辐益，在哥哥的飛船中，并不止于光線上下運(yùn)動(dòng)的時(shí)間比地球弟弟慢脱吱，而是整個(gè)人智政、整個(gè)飛船都比地球弟弟慢！時(shí)間是真的慢下來(lái)了箱蝠！——建造這樣的飛船甚至不用考慮老化和折損续捂，以光速運(yùn)送星際快遞一碗麻辣燙，就算是100光年遠(yuǎn)宦搬，100年后送達(dá)牙瓢，送到的時(shí)候也還是剛出鍋一樣熱乎！——對(duì)于麻辣燙而言床三，可能只過(guò)了1秒一罩。
真正的悖論
孿生子悖論的關(guān)鍵不在于是否產(chǎn)生年齡差異，而在于到底誰(shuí)會(huì)變老撇簿？聂渊！
請(qǐng)注意，如果承認(rèn)任何運(yùn)動(dòng)都是相對(duì)的四瘫，那么我們就可以假設(shè)飛船是不動(dòng)的汉嗽，而地球和整個(gè)宇宙都在向飛船尾部方向遠(yuǎn)離。那么找蜜，我們上面的三角形算法對(duì)地球弟弟也應(yīng)該適用饼暑！
運(yùn)動(dòng)物體的時(shí)間會(huì)變慢，但為什么我們認(rèn)定飛船哥哥是運(yùn)動(dòng)的，而不能反過(guò)來(lái)認(rèn)為地球弟弟是不動(dòng)的呢弓叛？那樣的話彰居，地球弟弟也躺在家里地板上，朝著屋頂照射手電筒撰筷。假設(shè)哥哥飛船不動(dòng)陈惰，那么弟弟的時(shí)間就應(yīng)該比飛船的時(shí)間慢。
幾百年前毕籽，我們認(rèn)為地球是不動(dòng)的抬闯，整個(gè)宇宙繞著地球旋轉(zhuǎn)，之后我們又認(rèn)為太陽(yáng)是中心关筒，宇宙繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)溶握，之后發(fā)覺(jué)銀河系中心才是中心…說(shuō)實(shí)話，我們真的知道什么是靜止的蒸播，什么是運(yùn)動(dòng)的嗎睡榆？
一切都是相對(duì)的，怎樣才能回答為什么是飛船哥哥時(shí)間變慢廉赔，而不是地球弟弟變慢肉微，我想可能要深入討論：
- 我們生存的世界是以地球或者宇宙大部分物質(zhì)運(yùn)動(dòng)為參照的，而不能以小部分質(zhì)量（如哥哥的飛船）為參照蜡塌。
- 這等于承認(rèn)宇宙中存在一個(gè)絕對(duì)參照系碉纳，就是承認(rèn)宇宙中某個(gè)東西是絕對(duì)不動(dòng)的。
- 這也可能意味著我們本身就生活在多重宇宙馏艾，而不僅僅是廣義相對(duì)論不均勻時(shí)空那么簡(jiǎn)單劳曹。
- 迄今為止，是否有試驗(yàn)真正證明了這個(gè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間變慢的情況琅摩，我并不是妄想推翻相對(duì)論铁孵，而是認(rèn)為要認(rèn)真思考，我們是否正確理解了這些試驗(yàn)所驗(yàn)證的事實(shí)數(shù)據(jù)房资。
補(bǔ)充說(shuō)明
困惑很久的孿生子悖論蜕劝，仍然沒(méi)有理解明白，暫時(shí)記錄下來(lái)轰异，可能擱置一段時(shí)間之后會(huì)有些突破吧岖沛。補(bǔ)充幾個(gè)筆記：
- 相對(duì)論其實(shí)應(yīng)該叫絕對(duì)論。首先它是基于光速絕對(duì)不變推演出來(lái)的搭独，其次它也是專注研究那些變化中不變的絕對(duì)規(guī)律的理論婴削。
- 孿生子悖論應(yīng)該不需要廣義相對(duì)論就能解決。比如說(shuō)一個(gè)光速的飛船甲經(jīng)過(guò)地球的瞬間牙肝，飛船甲上的某人A剛好和地球的弟弟同歲唉俗，飛船飛到遙遠(yuǎn)某星的時(shí)候嗤朴，另一艘反向飛船乙上的某人B又剛好和A同歲，那么就可以討論飛船乙飛行經(jīng)過(guò)地球的瞬間虫溜，B和地球弟弟的年齡差異雹姊。這樣就回避了所有加速減速問(wèn)題。
- 光速不變絕對(duì)是上帝創(chuàng)始留下的大bug衡楞，量子理論可能是另一個(gè)bug容为，但沒(méi)這么明顯，找bug的目的其實(shí)是作弊寺酪。也許終于有一天人類可以利用這些bug實(shí)現(xiàn)那些不可能的想法吧。
最后替劈，希望大家多多指正寄雀，一起討論，指引我和其他懵懂的人解開(kāi)困惑陨献。
