深层解读“双生子佯谬”，以光速飞行真的能永生吗？

牛顿的经典力学告诉我们，时空是绝对的，一成不变的，任何人的时间流逝速度都是一样的。

但是爱因斯坦的相对论横空出世，彻底颠覆了我们对时间和空间的传统认知。相对论告诉我们，很多时候我们的日常生活经验会有很大的局限性，根本不能让我们认识到事物的本质。

相对论让我们认识到了全新的时空观，相对时空观，与牛顿力学体系下的经典绝对时空观有本质区别，具体体现在很多方面。

其中一个很重要的方面就是关于时间的快慢。刚才说了，经典绝对时空观认为时间流逝速度不会受任何条件的影响，每个人都是一样的。

但是爱因斯坦的狭义相对论并不这样认为。相对论告诉我们，不同惯性系下的时间流逝速度是不同的，这也就是我们通常所说的时间膨胀效应。之所以会出现时间膨胀，就是因为光速的特殊性，光速不变原理。

说白了，光速与其他任何速度叠加之后仍旧是光速。举个例子，即便一艘飞船以0.99倍光速飞行，飞船上发出的光在我眼里的速度仍旧是光速本身，而不是1.99倍光速。

下面来具体讲讲在光速不变原理的体系下，为什么会出现时间膨胀效应。

假设一艘亚光速飞行的飞船里有一个简单的光子钟。光子钟的结构很简单，上下平行放置的两个镜面，中间是垂直运动的光子。

如果你在飞船里，你看到的光子确实在上下垂直运动。但对于外部的观察者我来讲，光子的运动轨迹并不是上下垂直的，而是沿着斜线在运动，因为飞船以亚光速飞行，而光子的速度是不变的，光子的速度并不会因为飞船的速度而增加。

也就是说，在我眼里，光子从上面的镜子飞行到下面的镜子，飞行的距离变长了。而光速是不变的，所以光子运动一个回合的时间变长了。

因此，对于我来讲，你的时间变慢了，你的一切都是慢动作，就像电影里的慢动作回放一样。不过在你看来，一切都是正常的，你并不会感受到自己的时间有任何变化，也并不会因为我看到的时间变慢而活得更长，你自身的感受与在地面上的感受并不会有任何不同。

由于运动是相对的，只是不同参照系下观察的结果，所以，如果飞船上的你同样也会看到我的时间也变慢了。

最大的问题就来了，我们都认为对方的时间变慢了，这不是相互矛盾了吗？到底谁对谁错呢？到底谁的时间真的变慢了呢？

这就是著名的“双生子佯谬”，看起来矛盾，其实并没有问题。

你和我都认为对方的时间变慢了，我们两人都没有错，因为我们都是以自己的参照系来衡量对方的，不同的参照系下对比时间本来就是没有意义的。就好比人类在地球上，拥有地球时间，外星人在5000光年外，外星人也有他们的外星时间，地球时间和外星时间就没有任何关系，没有所谓的对错，他们只需要对自己的时间，也就是本征时间负责，不需要为别人的时间负责。

每个人都拥有自己的本征时间！

说白了，如果你和我永远不再相遇，我们的观点都是对的，其实这种“对”并没有什么意义，因为我们身处两个不同的参照系下。

只有你重新驾驶飞船返回地球，我们再次相遇，位于同一个参照系下进行对比，才知道谁的时间变慢了，这时候对比对错才有意义。

答案就是：你错了，你的时间变慢了而不是我的时间变慢了。为什么？

简单说，因为狭义相对论只适用于惯性系，任何惯性系都享有平等的效应。何为惯性系？通俗理解就是没有经过加速或减速的参照系。也就是说，没有经过加速或减速的参照系才享有同等的效应。

你乘坐飞船离开和返回地球的过程中，势必经过加速和减速的过程，会有加速度，这时候你所在的参照系就不再是惯性系，就不享有同等的效应，所以“你认为我的时间变慢了”的观点就是错的。

也就是说，你乘坐飞船离开地球一段时间，然后再返回地球，你会发现地球时间加快了，我变得很老了，而你依然很年轻。具体我变得有多老，取决于你乘坐的飞船速度有多快，越是接近光速，我变老的越快！

再强调一下，狭义相对论只适用于惯性系，你乘坐飞船远离地球返回地球的过程其实不是惯性系，按理说不能用狭义相对论诠释，只能用广义相对论才能解释。

其实用狭义相对论也能解释，只不过会很复杂，需要不停地进行参照系的转换，就像用微积分求解一样，把非惯性系分解为很多惯性系来理解，有兴趣的伙伴们可以尝试一下，过程会很复杂，需要极大的耐心，因为稍不留神就会在参照系的不停转换中迷失自我！