佯謬佯謬就是指看上去是一個(gè)錯(cuò)誤,但實(shí)際上不是。雙生子佯謬是狹義相對(duì)論中的一個(gè)最著名的佯謬。因?yàn)榘凑摘M義相對(duì)論,在運(yùn)動(dòng)的物體中的時(shí)間會(huì)變慢,當(dāng)運(yùn)動(dòng)達(dá)到光速時(shí),時(shí)間就停止了。雙生子佯謬是這樣的:假設(shè)有一對(duì)孿生兄弟,其中一個(gè)以接近光速運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后返回,他將會(huì)比他那個(gè)沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的兄弟看起來(lái)年輕一些。但實(shí)際上,從完全相對(duì)的角度上說(shuō),這個(gè)人在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,他的兄弟也相對(duì)他做同樣的運(yùn)動(dòng),那么究竟是哪一個(gè)更老些?或是一樣老呢? 在相對(duì)論中每位觀察者都具有自身的時(shí)間測(cè)度.這都會(huì)導(dǎo)致所謂的雙生子佯謬
偶來(lái)給大家打個(gè)比方,比如你和你的雙胞胎兄弟是同時(shí)出生的,假設(shè)你現(xiàn)在出發(fā)進(jìn)行空間航行,飛船的速度接近光速(c),而你的兄弟留在地球上,因?yàn)樗俣冉咏馑?所以在地球上的兄弟看來(lái),你的時(shí)間流逝的比較慢,這樣在你返回的時(shí)候?qū)?huì)發(fā)現(xiàn)他比你衰老.雖然這似乎和常識(shí)相抵觸,但一系列實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明在這個(gè)場(chǎng)景中旅行的你確實(shí)比你的兄弟更年輕些。 這個(gè)結(jié)果似乎與狹義相對(duì)論矛盾:雙生兄弟中的每一個(gè)人都認(rèn)為對(duì)方相對(duì)于自己運(yùn)動(dòng),因此由于時(shí)間膨脹的作用,每一個(gè)人都認(rèn)為對(duì)方應(yīng)該比自己年輕。狹義相對(duì)論指出所有觀測(cè)者都有同等意義,沒(méi)有任何一個(gè)參考系(frame of reference)是會(huì)獲得優(yōu)待的。因此旅行者會(huì)預(yù)期回到地球后會(huì)看見比他更年輕的雙生兄弟,但這就與他兄弟的想法恰好相反。 但實(shí)際上旅行者的期望是錯(cuò)誤的:狹義相對(duì)論并沒(méi)有說(shuō)所有觀測(cè)者都有同等意義,而是只有在慣性系中的觀測(cè)者(即沒(méi)有進(jìn)行加速運(yùn)動(dòng)的觀測(cè)者)才有同等的意義。但宇宙飛船在旅途中亳無(wú)疑問(wèn)是至少加速過(guò)一次的,所以旅行者并不是慣性系。反之,留在地球上的兄弟在整個(gè)航程中都是在慣性系之中(如果忽略源自地球質(zhì)量及移動(dòng)所帶來(lái)的相對(duì)較小的加速度),所以他能夠把他跟他兄弟分辨開來(lái)。 有些人在解決這吊詭時(shí)會(huì)認(rèn)為狹義相對(duì)論并不能夠用于加速中的物體,而只可使用廣義相對(duì)論,這是不正確的。舉個(gè)例說(shuō),該對(duì)雙生兄弟的年齡是可以借著求時(shí)空間隔(spacetime interval)在他們?nèi)魏我粋€(gè)慣性系中所行走的時(shí)空路徑(這些路徑被稱為世界線(worldlines))上的積分來(lái)準(zhǔn)確地計(jì)算出來(lái)的。近似的方法可以用來(lái)計(jì)算一加速中的宇宙飛船的相對(duì)性行為(參看相對(duì)性火箭)。狹義相對(duì)論唯一不適用的情況是當(dāng)重力的影響是不能被忽略的時(shí)候,這時(shí)就真的需要用到廣義相對(duì)論。 這個(gè)結(jié)果是由狹義相對(duì)論所推測(cè)出的(移動(dòng)時(shí)鐘的時(shí)間膨脹現(xiàn)象),而且能夠透過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證:科學(xué)家能夠在地面上探測(cè)到大氣層上層產(chǎn)生的μ介子。如果沒(méi)有時(shí)間膨脹,那些μ介子在未到達(dá)地面之前就已經(jīng)衰變了。
回到過(guò)去
1949年,著名哲學(xué)家K·哥德爾根據(jù)愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論論述返回到歷史中去旅行是容許的。但他同時(shí)指出,這中間也存在一些荒謬,比如:如果某個(gè)人回到他出生之前的年代,殺了他的祖父,然后再回到他原來(lái)的年代,這可能嗎?由于在他出生之前他的祖父已經(jīng)死了,他怎么又會(huì)存在呢?所以,由于這個(gè)佯謬的存在,科學(xué)家提出一種“平行時(shí)空”的觀點(diǎn),且這個(gè)觀點(diǎn)被科學(xué)界所基本認(rèn)同,即:時(shí)空不是唯一存在的,而是有無(wú)數(shù)個(gè)時(shí)空平行的存在,它們彼此之間一般情況是無(wú)法產(chǎn)生聯(lián)系的。每個(gè)時(shí)空都依照它本身的規(guī)律和順序演變。
平行時(shí)空
如果每個(gè)時(shí)空都平行存在,那么在這個(gè)時(shí)空存在的人未必在另外的時(shí)空也存在。也就說(shuō)你在另外的時(shí)空壓根就找不到你的祖父,更談不上殺掉他了,既然什么事情都差別很大,發(fā)展、演變的也不一樣,一般也無(wú)法產(chǎn)生聯(lián)系,也影響不到我們自己的時(shí)空,那么壓根就不能算作回到過(guò)去。最多就算是到了別的星球或者說(shuō)是別的國(guó)家去了一趟而已,怎么叫做返回歷史。 還有許多其它的佯謬,如薛定諤貓佯謬等 在雙生子悖論中,將兄弟兩人放于同樣的兩艘飛船上在太空相對(duì)以近光速勻速飛行,則兩飛船的運(yùn)動(dòng)完全是相對(duì)的,那么該如何理解“動(dòng)鐘變慢”? “但一系列實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明在這個(gè)場(chǎng)景中旅行的你確實(shí)比你的兄弟更年輕些.”這種論述方法,不如一個(gè)環(huán)球銫鐘的實(shí)驗(yàn)更有說(shuō)服力,因?yàn)檎撌鍪翘撝福瑯臃磳?duì)的人可以虛指:“有無(wú)數(shù)的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)推翻相對(duì)論”。這種論述沒(méi)有可證偽的科學(xué)特征。
雙生子佯謬
可以這樣解釋:根據(jù)愛(ài)因斯坦的意思,不同慣性系中,絕對(duì)同時(shí)無(wú)意義。就象相隔300萬(wàn)公里,我看到你的鐘比我的慢10秒,你看到我的鐘比你的慢10秒,如果你不相信光的傳播需要時(shí)間,你就會(huì)認(rèn)為這個(gè)非常矛盾。同理,在不同的慣性系中,哥認(rèn)為弟比自己年輕,弟認(rèn)為哥比自己年輕,這也是的確存在卻又不容易理解的,只有兄弟倆走到一起才能比較到底誰(shuí)更年輕。互相高速遠(yuǎn)離的兄弟倆都認(rèn)為對(duì)方比自己年輕是成立的,那么,如果坐飛船的那位返回來(lái),走到一起又會(huì)怎樣呢?
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