簡明科普：雙生子佯謬到底是怎麼回事？用最簡潔的話語解答

雙生子佯謬到底是怎麼回事？

哥哥相對於弟弟運動，弟弟也相對於哥哥運動，

哥哥怎麼就會比弟弟更年輕？

很多人都發作品解釋過這個問題，不過他們大部分人都是在長篇大論，讀者很容易被繞暈。我在這裡簡單解釋一下。

這其實是一個

迴圈論證

，有一個經常被人忽略的前提條件，那就是預設地球是

慣性系

，待在地球上的弟弟的參考系是

慣性系

。

（

如果沒有這個前提條件，雙生子佯謬就無從談起。）

如果飛離地球的哥哥一直相對於地球勻速運動，那麼哥哥的參考系也是慣性系，慣性系之間是“平等的”，所以此時哥哥和弟弟都在做慣性運動（勻速直線運動），互相覺得對方更年輕，這沒毛病。

但是哥哥一旦返航，情況就不一樣了。為了簡化問題，可以忽略哥哥的改變速度的時間，立刻轉變了速度方向，向地球以同樣大小的速度勻速運動。

注意，返航的這個行為導致哥哥並不是一直相對於慣性系做勻速直線運動，也就是說哥哥的參考系並非一直是慣性系，這也導致了哥哥和弟弟的參考系不是“平等的”。

靜止是特殊的勻速直線運動，可以認為勻速直線運動就是“靜止”，非勻速直線運動就是“絕對的運動”。

【注意，在慣性系中分析才有意義，不管是經典力學還是狹義相對論都是在慣性系中建立的。所以我準備了三個慣性系，分別描繪了哥哥和弟弟在三個慣性系中的運動。】

話不多說，直接看圖片。（橫軸表示空間，縱軸表示時間。）

你應該可以發現，不管是在哪個慣性系中，哥哥的軌跡都比弟弟的軌跡更長。軌跡更長也就代表經歷的時間更短。

如果你想搞懂為什麼軌跡越長，經歷的時間就越短，可以看最後一幅圖片。“經歷的時間更短”說的其實是“

固有時間

”更短，這才是有意義的時間。而座標系上的時間只是“

座標時間

”，沒有實際意義。軌跡的“真實長度”表示經歷的“固有時間”的長度，這個“真實長度”不是影象裡直觀的長度，而是要用

閔氏度規

的公式計算。

最後那幅圖的公式只對直線有效，不過我畫的影象也就是由直線組成的，如果你想用公式驗證，可以自己試一試。