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孿生子佯謬
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孿生子佯謬
發(fā)布時間:2008-08-29   字號:

  運動的鐘比靜止的鐘走得慢,相對論如是說。可鐘是什么呢?它僅是那種做有規(guī)律的滴答聲的手表呢,還是能把我們的定義擴(kuò)大到把心臟的有規(guī)律跳動也包括進(jìn)去的那種手表呢?或者使人體內(nèi)一個簡單的細(xì)胞也會延長其壽命的那種手表呢?不會有任何限制阻止相對論適用于包括上列事物的任何過程。所有這些“鐘”即自然界的一切變化過程在運動時都應(yīng)慢下來。

  讓我們帶著這種概念來探討一個有趣的可能性。讓我們假定有一對孿生子長到了20歲:哥哥叫高斯羅,是屬于不愛活動的那一類人;而他的妹妹,勃拉斯托,是個愛冒險的人。為了慶祝生日,她決定乘坐火箭到一個距離為20光年的遙遠(yuǎn)星球去旅行。她以極接近于光速的速度飛行,到達(dá)星球后立即動身回家。由于星球位于距離為20光年的遙遠(yuǎn)之處,而且由于勃拉斯托幾乎是以光速飛行的,所以根據(jù)高斯羅在地球上的計算,這次旅行只用了40年稍多的時間。60歲的高斯羅匆忙地喝下一杯梅汁,急忙趕到火箭發(fā)射場去迎接他的妹妹。根據(jù)高斯羅的鐘,他的妹妹也應(yīng)是60歲。但是,如果勃拉斯托生存在高速的環(huán)境中而且如果運動的鐘走得慢,那么導(dǎo)致衰老的身體發(fā)育過程就該放慢。那么我們就會預(yù)料到,一個年輕端莊的勃拉斯托從火箭上下來迎接她那年邁的孿生哥哥。

  還有另外一個觀點,按照勃拉斯托對這次旅行的看法,她認(rèn)為自始至終她都是處于靜止?fàn)顟B(tài),而高斯羅卻在地球上離開她飛走了,然后返回。她自己的照片表明,她已衰老了40歲,而且因為高斯羅是以高速運動的人,所以他的鐘應(yīng)走得慢而正是他在他們重逢的時候應(yīng)該年輕。

  這兩種觀點看來都是正確的,都遵循狹義相對論的定律,但顯然這兩種觀點不能都正確,佯謬就在此處,哪種觀點是正確的呢?為回答這一問題,我們必須指出,這次旅行并非像我們引導(dǎo)你去相信的那樣完全對稱。勃拉斯托為達(dá)到接近于光速的速度必須經(jīng)歷加速過程,然后經(jīng)歷減速過程,而為了轉(zhuǎn)向回家的旅行再經(jīng)歷加速過程。正是她經(jīng)歷了加速過程,時間對她說來是遲延了。所以當(dāng)這對雙生子重逢時,勃拉斯托確是年輕一些。這一真實情況已由一對電子鐘加以證實。一只留下做為參照體,而另一只鐘放在商業(yè)飛機(jī)上繞地球飛行,旅行后將兩只鐘進(jìn)行比較表明,旅行的那只鐘“衰老”得少些。

 
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