“双生子佯谬”谬在哪里?

双生子佯谬之所以会产生,是因为一个很简单的原因:从地球到外星球然后回来需要多次加速和减速,这个变化的速度是狭义相对论不适用的。

也就是说该佯谬的提出者,直接忽略了哥哥的四次加减速过程,而只是说哥哥和弟弟看来对方都是相对运动的,用狭义相对论得出了错误的结论。

其实用狭义相对论也可以得到正确的结论,但要规避加减速,需要A,B,C三个人:
A,B同20岁,B从地球出发去外星球。到达外星球时,A过了5年为25岁,B过了1年为21岁。
然后此时,一个21岁的C,从外星球同样速度返回地球。
到达地球时,C过了1年为22岁,A过了五年为30岁。

但真正解时,需要广义相对论,由于速度是渐变的,其实在B最大速度飞行的两个阶段,A和B观测对方,都可以得到自己为5天,对方为1天的结论,看起来的确是矛盾的。
但再加上加速阶段,结论就会被修改为正确的,B看到A的时间流逝会更久,两人相遇时B是要更年轻。
如果加速度是无穷大(这是不可能的),B在减速并加速返回时,会看到A瞬间变老。
当然,这些是可以用公式推导的,要用洛伦兹变换。
如果加减速为无穷大(这是不可能的),A和B的年龄差距还是来源于B的飞行速度,越接近于光速,年龄差越大。

其实另外一个推论是,当接近光速的是时候,B的时间比A变慢,当接近光速的时候,B的时间会趋于静止。
也就是说,如果B用光速飞行,从A的角度来看,B在不会变老的情况下,可以飞行无限久,也就是说B可以在不变老的情况下,达到宇宙的每一个角落,这其实就是时间膨胀的另一种视角。

:)

PS:
相对论中,光速c是一个常量,被称为宇宙极限速度。但实际上,相对论是允许有超光速存在的。但相对论不允许有超过光速的质量、信息、能量的传递。比如:
1、当前观测到的宇宙膨胀速度是超光速的,因为相对论不适用于空间膨胀问题
2、量子纠缠是超光速的,但无法传递信息
3、电磁波的相位速度是可以超光速的,但无法传递信息

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