解讀“雙生子佯謬”，以光速飛行就能永生？

這裡強調一下，以光速飛行不現實，所以暫且假設以非常接近光速的速度飛行。

狹義相對論裡有一個時間膨脹效應（鐘慢效應），速度越快時間流逝速度就越慢，當速度達到光速，時間就會靜止（純理論分析）。

那麼如此以來，當我們無限接近光速飛行時，時間就趨於停止，我們就能長生不老嗎？

其實這是對狹義相對論的一種誤解或者片面認知。該如何正確理解“速度越快時間就越慢”這句話呢？需要從雙生子佯謬說起。

雙生子佯謬，是一個思想實驗，實驗很簡單。一對雙胞胎兄弟，弟弟A和哥哥B。B乘坐亞光速飛船離開地球飛行一年後重返地球，發現A老了很多，而自己仍然年輕，為什麼會這樣？

簡單說，因為時空是相對的，時間和空間都是可變的，而不是我們傳統思維裡的“時間和空間是絕對不變的”。

狹義相對論表明，任何一個慣性系的運動，都會導致其他慣性系裡的觀測者看到運動慣性系的時間發生變化（膨脹），也就是運動慣性系的時間變慢了。

舉個例子，看下圖，在一艘高速飛行的飛船裡，平行放置兩面放光鏡，然後在鏡子之間發生光子來回運動。

如果飛船是靜止的，飛船裡的你和地球上的我看到的光子運動情況都是一樣的，左邊的情況，垂直上下運動。

不過如果飛船以亞光速飛行，情況就不同了。你看到的光子仍舊在做垂直上下運動，但是在我眼裡，光子的運動軌跡會發生明顯變化，光子從底部到頂部然後在回到底部會經歷更長時間（一個重要的前提：光速不變原理）。

也就是說，在我眼裡，你的時間變慢了，你的一切動作都會是慢動作，就像慢動作播放的電影那樣。不過飛船裡的你顯然不會感覺到任何異樣，你的感覺與在地球上的感覺並沒有什麼不同。

不過，對於你來講，地球上的我的時間也變慢了，我的一切也都是慢動作，因為速度是相對的，相對論效應也是相對的。

既然這樣，相對論裡所謂的時間膨脹效應意義何在呢？你和我都感覺對方的時間變慢了，那麼到底誰對誰錯呢？到底誰的時間變慢了呢？

這就是著名的“雙生子佯謬”。

答案是：你和我的觀點都是正確的。因為你和我的觀測是建立在不同的兩個參照系，不同參照系裡的觀測結果進行對比本身就是沒有意義的。

也就是說，只要你不重返地球，我們永不相遇，我們兩個的觀點都是對的。而一旦你重返地球，就會分出對錯。

重返地球后，我們兩人就處於同一參照系裡了，這時候你會發現你的觀點是錯的：我的時間並沒有變慢，而是你的時間變慢了。

狹義相對論裡還有很重要的一點，並不是所有觀測者都擁有同等效應，只有身在慣性系的觀測者才擁有同等的效應。

而在你離開地球和重返地球的過程中，勢必會有加速和減速的過程，有了加速和減速就不再是慣性系，就不能享有相對論同等的效應。

如果你永遠不返回地球，事情就簡單多了，因為我們兩者都認為的相對論效應對彼此沒有任何影響，所以我們怎麼認為對方就變得不再重要，也沒有意義。

所以，當你重返地球后，會發現我變得更老了，而你仍舊年輕，對比之下就好像你穿越到了未來一樣。那麼，你到底年輕了多少呢？有一個簡單的公式可以計算：

最後強調一下，狹義相對論的時間膨脹效應只適用於慣性系，如果有非慣性系就需要用廣義相對論來詮釋。所以，嚴格來講，雙生子佯謬不能用狹義相對論的時間膨脹效應詮釋，因為飛船在掉頭的過程並不是慣性系。

不過利用參照系的不斷轉換，仍舊可以用狹義相對論詮釋，只不過整個過程會很複雜，而此時用廣義相對論詮釋就簡單明瞭多了！加速減速的過程必然經歷很強的引力場，因為慣性力和引力是等效的，這種等效也是廣義相對論的重要前提之一。

既然你在加速減速的過程會經歷強引力場，而強引力會讓時間變慢，所以你的時間當然就比我更慢了！