甲乙雙胞胎各乘飛船以0.99倍光速朝相反方向開10年,然後掉頭同速度開回原點。他們再相遇時,誰更年輕?

這是個有關相對論的問題,對甲,乙更年輕,但對乙,甲更年輕。但他們再次相遇時的現實只有一個,所以他們必然會經歷不同的現實。速度撕裂了現實。


要理解這個問題根本不需要廣義相對論,而只需要「稍微高級一點」的狹義相對論,具體請參考梁燦彬的書。


最後兩個人重新相遇時當然是一樣大的。

問題發生在「掉頭」上。

掉頭動作發生時必然有加速度,因此不再處於慣性系,狹義相對論不足以處理這個問題了,必須引入廣義相對論。

在兩人都以0.99c勻速運動的時候,甲看乙更年輕。然後甲昏天黑地一個急轉掉頭,掉頭前後跟慣性系一對錶,發現自己這一掉頭的工夫外界慣性系裡過了幾十年,乙一下子就比自己老了。再以0.99c往回走,乙的時間又過得比自己慢。最後相遇時恰好一樣大。

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補充:

想完全理解狹義相對論最重要的是要明白「事件」的概念。所謂的尺縮鐘慢只是最樸素的理解,複雜的問題必須得分解成一個個事件來分析。

可以把一個事件理解為時空中的一個點(某個特定時刻,在某個特定地點,發生的一件事)。需要注意的是,一個點在不同參考系中的四維坐標是不同的。

題目中的這個例子,我們不妨以兩個人共同出發的那個點為空間原點,假設兩個人各隨身拿著一個秒錶來計時。

整個過程分解成事件是這樣的:

1.在空間原點,兩人背對背出發,並在出發的那一刻一起把秒錶調到0

2a.在自己的秒錶顯示t1的時刻,甲掉頭

2b.在自己的秒錶顯示t2的時刻,乙掉頭

3.甲和乙相遇,並在相遇的一刻對了一下表

甲和乙事先約定好t1=t2=10年。結論是事件3發生時,甲和乙的表顯示的時間是一樣的。

至於這中間的「現實」到底是什麼樣,其實是一個沒有意義的問題。每個觀察者眼裡都有一個現實。誰說整個世界只能有唯一一個現實了呢?你不能開上帝視角啊!

別忘了,甲和乙是無法實時交流的。原答案中所有「甲認為乙如何如何」都是指甲根據相對論計算的結果。甲和乙只要不交流,他們就無法知道對方的表的讀數。而交流是需要時間的——最快以光速進行。可以假設在飛行途中的某一時刻,甲把自己的表當前讀數以光速發給乙,乙收到後立刻將自己的表當前讀數以光速發回給甲。甲收到返回信息後就可以推算出乙收到自己發的信息時的年齡。這結果一定和甲通過相對論算出的乙的年齡是一樣的。

關於「對錶」,再多說兩句。

原答案中說的,甲在掉頭前後分別和慣性系對了一下表,發現外界時間過了幾十年。這指的是,甲和他掉頭後所處的慣性系與自己空間位置相同的那個觀察者對了一下表。

這裡確實有點令人困擾。

沒錯,兩個處在不同參考系中的觀察者也可以對錶,但對錶這個行為只能在空間上的同一點發生。

換個角度來想,甲面對的是迎面飛來的一列排著隊的觀察者,每人拿著一個表。甲在其中一個和自己擦肩而過的時候,看了一眼他的表,與此同時立即開始轉向。在轉向完成後,又看了一眼隊列中現在處在自己身邊的那個人的表,發現前後差了幾十年。這個現象是廣義相對論造成的。

為什麼只能看自己身邊的人的表?

因為光傳輸是需要時間的。你看其他任何位置的表,都是不準的。只有自己所處的空間中這一點,即使拿表的人跟你有相對速度,你也能準確地讀到他表的讀數。

簡單地說,對錶,意味著「同時」。而同時是相對的。只有在空間中的同一點,同時才是絕對的。

這也就是為什麼,事件3必須是在兩人相遇時比較表的讀數。


你說「對甲,乙更年輕,但對乙,甲更年輕。」這並不正確。


謝邀!但是我是文科生!不學物理!高考數學考了97!

這種誰更年輕的問題 還是看臉吧

像郭德綱 就算他一直說自己和林志穎同歲 我也不願意相信


以原點為參考系,兩者一樣年輕


一樣年輕


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