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时间旅行的困惑:双生子佯谬

爱因斯坦的相对论中,一个经典的思想实验——双生子佯谬,展示了时间在不同惯性系中流逝的不同,挑战着我们对时间的传统认知。
时间旅行的困惑:双生子佯谬

想象一下这样的场景:一对双胞胎,一个留在地球上,另一个登上高速飞船前往遥远星球并返回。根据狭义相对论,飞船在高速运动时,其内部的时间流逝速度会比地球上的时间流逝速度慢,即时间膨胀。

于是,当飞船返回地球时,呆在飞船上的双胞胎会比留在地球上的双胞胎年轻。不过,双胞胎都是从各自的参考系出发,他们都会认为对方的时间流逝得更慢。这就是双生子佯谬:从各自的参考系来看,对方的时间都过得更慢。

那么,究竟谁真的更年轻?

其实,双生子佯谬的关键在于非惯性系。飞船在加速和减速时会产生非惯性系,而惯性系与非惯性系之间的时钟走动速率是不相同的。留在地球上的双胞胎始终处于惯性系中,而飞船上的双胞胎经历了非惯性系,因此产生了时间膨胀效应。

从上面的例子中,我们知道了双生子佯谬的原理:在不同的惯性系中,时间的流逝速率不同,而非惯性系的时钟走动速率比惯性系的时钟慢。

通俗易懂的解释:

假设你坐火车去外地。火车开动后,你发现火车上的时钟比车站的时钟慢了。这时,你可能会认为是火车上的时钟坏了。然而,从火车上的角度来看,车站的时钟却比火车上的时钟慢。这就是双生子佯谬的精髓:不同的参考系中,时间的流逝速率不同。

标签:双生子佯谬,时间膨胀,狭义相对论,非惯性系

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