首先看一下原题
设想有两个孪生兄弟甲和乙,甲乘飞船作太空旅行,乙留在地面等待甲。甲所乘坐的飞船在极短的时间
内加速到速度v(速度v接近光速c)。然后飞船以速度v作匀速直线飞行,飞船飞行很长一段时间后,迅
速调头并继续以速度v作匀速直线飞行。回到地面时紧急减速、降落,并与一直在地面上的乙会合。甲
只在启动、调头、减速降落的三段时间内有加速度,其余的绝大部分时间都在作匀速直线飞行,处于狭
义相对论适用的惯性系。太空飞行期间所度过的时间。则当甲作高速太空旅行,返回时会发现乙比甲变
老了。 如果飞船速度非常接近光速c,相对论效应就会非常明显,如若v = 0.9999c ,则T=70.71τ。即如
在这一对孪生兄弟20岁时,甲乘飞船作太空飞行,甲认为飞行时间只有一年,在其返回地面时,甲只有21
岁,但他却发现乙却成了90多岁的老人了,亦即乙比甲年老了许多。
但是,以上情形还可以换另一个角度来考察。即对于乘坐太空飞船的甲来说,甲在飞船上静止不动,甲看
到乙在极短的时间内朝相反的方向加速到速度v,然后乙以速度v作匀速直线飞行,乙飞行很长一段时间后,
迅速调头并继续以速度v作匀速直线飞行,在与甲会合时紧急减速。在甲看来,乙只在启动、调头、减速的
三段时间内有加速度,其余的绝大部分时间都在作匀速直线飞行、亦处于狭义相对论适用的惯性系。因此,
在甲看来,如果略去乙启动、调头、减速这三段时间(因这三段时间相对很短),在乙离开飞船期间,乙所
度过的时间τ与甲所度过的时间T也应存在前述关系(狭义相对论一般将相对于静止系统作匀速直线运动的系
统内静止的钟所走过的时间记为τ,称为该系统的原时) 这样,在甲乙会面时,甲比乙变老了。即如乙作匀
速直线飞行的速度为v = 0.9999c ,在乙飞离甲一年后与甲会面时,乙只有21岁,但他却发现甲却成了90多
岁的老人了,亦即甲比乙年老了许多。可见,从不同的角度分析其结论是不同的,而且是相互矛盾的。究竟
是乙比甲年老了许多还是甲比乙年老了许多?还是两者都错了,二人应该一样年轻?这个命题就叫做“双生子佯谬”。
解释:
先上图
假设在2015年1月28日17:46:09开始,乙喝了杯咖啡,而甲以光速远离乙,而甲能看到乙正是由于光的反射,而光的传播是需要时间的,假设AB相距一光年,那么此刻乙喝咖啡的动作,在B点需要经过一年的传播才能看到,而甲在宇宙中飞行一年到达B时,刚好能看到一年之前乙发出的喝咖啡的光。所以甲认为乙喝咖啡喝了一年,有一种动作放慢的假象,而事实乙已经在一年之后,但是当甲在B点以光速接近乙时,由于甲乙的距离越来越短,那么乙身上光的反射到甲的时间就会变短,这样给甲的感觉就是乙的时间越来越快。当甲接近乙时,那遗失的一光年就会追平,甲就能实时看到乙的动作。然而时间还是跟以前一样,所以最终的结果是两人还是一样年轻!!
工作原因不能写太多,只能解释到这了