爱因斯坦解决“双生子佯谬”
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“双生子佯谬”使人们争论了很长时间,爱因斯坦在1918年专门写了一篇文章,以一个访问者和他本人问答的方式,说明了“双生子佯谬”的问题所在,“双生子佯谬”问题才告解决。 人们在讨论“双生子佯谬”问题时,无论从哪个角度考虑,总是为了应用狭义相对论,并认为启动、调头、减速这些过程的时间很短,所以将启动、调头、减速这些过程的时间给忽略了。但“双生子佯谬”问题的关键,恰恰是被忽略了的这些过程所引起的。 在按第一种观点考虑“双生子佯谬”问题时,乙留在地面等待甲,甲乘飞船作太空旅行,甲所乘坐的飞船在启动、调头、减速降落这些过程的加速、减速,都是相对于乙所在的惯性系而言的,所以这些过程没有什么附加的特殊效应,又因这些过程的时间都很短,所以可以将其忽略;而按第二种观点考虑“双生子佯谬”问题时,既认为甲及其所乘坐的飞船静止不动,乙在飞离甲及甲所乘坐的飞船时,乙在启动、调头、减速这些过程的加速、减速,是相对于甲所处的非惯性系而言的。按照广义相对论的等效原理,相当于考察乙的运动的参考系中有一个引力场,虽然甲和乙都处在这一引力场中,但因他们在引力场中所处的位置不同,因而引力场对他们的影响也就不同。在乙启动及减速降落时,甲和乙距离较近,他们的引力场势相差不大,引力场对他们时间的流逝的影响也相差不大,所以仍可将这部分较短的时间忽略。而在乙调头时,由于甲和乙的距离非常遥远,这时乙的引力场势远高于甲,它使乙的时间比甲流逝得要快的多,或者反过来说,它使甲的时间比乙流逝得要慢的多。这一影响超过了乙相对于甲匀速运动期间速度v对时间的影响,使乙飞行归来与甲会合时,乙仍然要比甲变老了。所以乙调头这一过程在考虑“双生子佯谬”问题时是不能忽略的。运用广义相对论进行计算的结果,是乙的时间τ/与甲所度过的时间T/也存在以下关系 或 即乙飞行归来与甲会合时,甲仍然是21岁,而乙是90多岁。 1966年,人们在实验中测得μ子绕圆形轨道高速运动时,其平均寿命比在地面上静止的μ子的平均寿命长。1971年,人们又观察到了放在卫星上绕地球旋转的原子钟比地面上的原子钟走的慢的现象。这些实验证明了广义相对论的正确性,同时也证明了爱因斯坦关于“双生子佯谬”问题论证的正确性。 
2007年10月05日 11点10分 1
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