孿生子佯謬能駁倒相對論嗎？| 科技袁人_風聞

導言：

感覺到加速度的那個人，將是兩兄弟中年輕的那一個。

■ 抖音視頻：

https://v.douyin.com/6h9C3ng/

本視頻發佈於2022年7月28日，點贊量已達8k

■ 精彩呈現：

相對論有一個著名的後果，叫做“鐘慢效應”，説的是從一個勻速直線運動的參照系看來，時間會變慢。例如一艘飛船相對於地球以速度u運動，那麼在地球上的人看來，飛船中的一切都變慢了。變慢的係數是1/sqrt(1 - u^2/c^2)，其中c是光速。從外面看來，飛船駕駛員的動作變慢了，心跳變慢了，思維變慢了，新陳代謝也變慢了，飛船中的所有物理過程也都變慢了。例如兩個小球相撞然後彈開，在飛船外面看來就是慢動作。但在飛船內部，一切都很正常，飛船駕駛員不會感受到任何異樣。在他看來，自己的一切都是同樣的速度，自己周圍的一切也都是同樣的速度。也就是説，他不可能通過觀察周圍的情況發現自己是在高速運動，而不是靜止。

鐘慢效應是個真實的效應，然而許多人始終不能理解這一點。有一個著名的問題叫做“孿生子佯謬”，就經常被他們拿來反對相對論。假定有孿生兄弟兩人，甲坐飛船飛出去，乙留在地球上，那麼根據剛才説的，在乙看來甲變慢了。假如過了一段時間以後甲回到地球上，乙就會發現他這位兄弟比他年輕。然而許多人會説，根據同樣的理由，在甲看來乙也變慢了，所以甲也會發現乙比自己年輕。請問，究竟是誰比誰年輕？

他們認為這是一個邏輯矛盾，是對相對論的絕殺。在所謂推翻相對論的理由中，這是相當常見的一個。但大家可以想想，相對論如果這麼容易就會被這種腦筋急轉彎式的邏輯推翻，怎麼會成為科學界的標準理論？這種問題不應該是早就有解答的嗎？

實際上，對這個問題早已有明確而簡單的回答，見《費曼物理學講義》第16章第2節，這一節的標題就是“孿生子佯謬”。

費曼指出，甲乙要重新相遇並進行比較，甲就必須返回到地球上。請注意，一直保持勻速直線運動是不可能返回的。要返回，甲的飛船就必須在某個時間點掉頭，而掉頭會產生加速度。

相對論中有個要點，速度是相對的，加速度是絕對的。也就是説，你不向外看不可能知道自己有沒有速度，但你完全可以不向外看就知道自己有加速度。為什麼？因為加速度會產生一些可觀測的效果，例如東西會撞到牆上，好像它們受到一個力的猛推似的。坐過汽車的人，肯定都知道“推背感”，這就是加速度的明確效應。還有一個常見的例子，旋轉的水杯或水桶中水會往上爬，任何人看到這個景象都會明白這裏有旋轉的加速度。

因此，費曼給出明確的答案：感覺到加速度的那個人，將是兩兄弟中年輕的那一個。如果反相對論的民科們願意多看看這些經典教材，他們的問題自然就消失了。用現在的流行語説，這些人就是讀書太少，而瞎想太多。

實際上，鐘慢效應有一個明確的實驗證據：繆子的壽命。這個例子可以在《費曼物理學講義》第15章第4節看到。繆子是一種基本粒子，它的平均壽命只有2.2微秒。這麼短的壽命，即使以光速運動，也只能跑區區660米。然而，我們在地面上的實驗室卻可以接收到宇宙線中的繆子。也就是説，它們穿越了10公里厚的大氣層，創造了生命的奇蹟。

這是怎麼做到的？答案是：在繆子自己看來，它只生存了2.2微秒，但在我們看來，它的壽命卻比這個長。回憶一下，時間延長的因子是1/sqrt(1 - u^2/c^2)。假如有些繆子的速度十分接近光速，即u接近c，那麼它的生存時間會比2.2微秒長得多，足夠它穿越10公里的大氣層。所以開玩笑地説，只要你跑得足夠快，你就可以在壽命內跑出任意遠。

這個解釋能不能進一步驗證呢？可以。對於各種速度的繆子，人們非常精確地測量了它們的平均壽命，結果與上述公式十分吻合。

所以大家可以明白，相對論是一個嚴密的理論。它完全不是常識，但在跟常識矛盾的地方它是正確的，常識才是錯誤的。學過相對論的人都相信它，是因為它邏輯嚴整，而且得到了實驗的驗證，完全不是用腦筋急轉彎就能推翻的。

現在，大家是不是不僅明白了鐘慢效應，明白瞭如何解決孿生子佯謬，而且明白了民科錯在哪裏，明白了科學是如何運行的呢？