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什么是双生子佯谬？ 双生子佯谬

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双胞胎悖论(什么是双胞胎悖论？)
一对同卵双胞胎宇航员在他们20岁生日时自愿参加了一项实验 。塔拉将留在地球上，而史黛拉将登上阿泰空飞船 。拜访一颗10光年外的恒星 。飞船的速度是光速的86.6%，然后以同样的速度返回地球 。
【什么是双生子佯谬？ 双生子佯谬】当他们准备分开时，双胞胎也想知道当他们再次相聚时会发生什么 。1光年是指光在一年中走过的距离，所以史黛拉的旅程应该是23年 。但是通过研究狭义相对论，他们知道事情没那么简单 。首先，与静止的观察者相比 ， 物体在空之间运动的越快，时间流逝的就越慢 。这种关系可以用洛伦兹因子来量化，洛伦兹因子就是洛伦兹因子的定义公式 。第二，静止的观察者所测得的运动物体的长度会以同样的系数收缩 。当速度为光速的86.6%时，洛伦兹因子为2，这意味着飞船上的时间比原来慢了一半 。
当然，史黛拉并没有意识到时间在变慢 ， 因为飞船上所有基于时间的过程也会变慢——时钟和电子设备，包括史黛拉衰老速度在内的生理活动，以及她对时间的感知 。飞船上移动史黛拉的时间变慢了，唯一能察觉到这一点的人就是惯性或非加速参考系中的观测者 ， 比如地球上的塔拉 。因此，塔拉断定，当他们在地球上再次相遇时，她会比史黛拉更老，但这只是事情的一面 。因为所有的运动都是相对的，所以史黛拉关于飞船Tai 空是静止的 ， 但包括Tara在内的整个宇宙围绕着她运动的论点同样成立 。在这种情况下，塔拉的时间会比以前慢一半，最后一个老的是史黛拉 。他们不可能都比对方大 。那么，哪种说法是正确的呢？这种明显的矛盾被称为“孪生悖论” 。
但这并不是真正的悖论，只是狭义相对论容易被误解的一个例子 。为了实时测试他们的理论，两个双胞胎同意每年互相发送光脉冲 。与其他物体不同，光速总是恒定的 ， 与观察者的参照系无关 。无论是发射的光还是接收的光，地球发射的光脉冲的速度和飞船发射的光脉冲的速度是一样的 。因此，当双胞胎中的一个观测到光脉冲时 ， 另一个双胞胎一年的时间加上两点之间传播所需的时间就可以测量出来 。
我们可以从图表中观察到发生了什么:X轴代表离地球的距离，Y轴代表花费的时间 。从塔拉的角度来看 ， 她的轨迹是一条零距离的垂直线，直线上的每一个刻度都相当于她感知的一年 。史黛拉的轨迹首先从同一个原点出发，延伸到一个点 。它的时间坐标是11.5年，距离坐标是离塔拉10光年 。然后汇聚到零距离和23年时间点 。
在塔拉的第一年，她将从地球发出光脉冲 ， 并射向史黛拉的宇宙飞船 。由于光旅行一光年需要一年时间，所以它的轨迹将是45度对角线 。此外，自从史黛拉离开光 ， 光追上她已经7年多了，而史黛拉已经4年多了 。当史黛拉观察到塔拉的第二个光脉冲时 ， 它已经在返回的路上了 。但此时她正朝着光源移动，光线到达她的时间会缩短，她会更频繁地观察到光脉冲 。这意味着在旅程的前半段 ， 史黛拉会观察到塔拉的衰老速度减慢，而在回程中，她会观察到塔拉的衰老速度加快 。与此同时 ， 对史黛拉来说，塔拉、目的地和整个宇宙似乎都在围绕着她转 。
由于长度的收缩 ， 史黛拉观察到它们之间的距离减少了一半 。这意味着从史黛拉的角度来看，每次旅行只需要大约六年时间 。当她向地球发出第一个信号时，对塔拉来说已经过了两年 。史黛拉将在他的星际之旅中再发出四次光脉冲，每次都离地球越来越远 。当塔拉观测到史黛拉返回时发出的第一道光脉冲时，已经过去了21年多 。在史黛拉返回地球的剩余旅程中，塔拉每年都会接收到多次光脉冲 。因此，在分离的23年里，塔拉观察到史黛拉在90%的时间里减缓了她的衰老 ， 而在最后10%的时间里加速了她的衰老 。
这种不对称解释了为什么这个悖论不是真正的悖论 。虽然两个双胞胎都见证了对方在时间上的加速和减速，但史黛拉看到的是时间上的加速和减速相等，而塔拉看到的是史黛拉在大部分时间里减缓衰老 。这与每对双胞胎测得的泰空航程结果一致 。这个过程需要23个地球年，但在飞船上只需要11.5年 。双胞胎重聚时，塔拉将是43岁，而史黛拉将是31岁 。史黛拉犯了一个错误，因为她的假设是错误的，也就是说，她和塔拉是惯性观察者 。作为一个惯性观察者，你必须相对于宇宙的其他部分保持恒定的速度和方向 。而塔拉一直处于静止状态，所以她的速度恒定为零 。然而，当史黛拉改变方向回到家时，她进入的参考系统与开始时不同了 。塔拉和史黛拉现在对空的工作原理有了更深的理解，而且 ， 作为相差11岁的双胞胎，他们是狭义相对论的完美例子 。

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