论动体的电动力学（到底是谁的时间变慢了？）

论运动物体的电动力学(谁的时间变慢了？)

1905年，爱因斯坦连续发表了五篇论文，包括关于运动物体电动力学的论文。在这篇论文中，爱因斯坦首先给出了两个基本假设，光速不变原理和相对性原理。

根据这两个原理，爱因斯坦引入了同时相对论、洛伦兹变换、时间膨胀效应和尺度收缩效应，给出了新的速度合成公式。让人对时间和空有了新的认识。

同年，爱因斯坦重新发表了最后一篇短文。在这篇论文中，爱因斯坦给出了质量和速度的公式，解决了超光速问题，还写出了著名的质量和能量公式。

说明质量只是能量的一种表现形式，让人们对能量有了全新的认识。至此，狭义相对论完成，调和了经典力学与电磁学的矛盾。

然而，狭义相对论的发表并没有让爱因斯坦出名。顶多让更多人认识到了在专利局工作的三级技师。

原因是爱因斯坦也承认狭义相对论的所有思想都是总结前人的成功，没有太多原创。充其量，他丰富了这些数学公式的新的物理意义。

其次，狭义相对论中提到的所有效应，当时都无法验证，感觉和我们的生活没有关系。

最后，狭义相对论中的一些观点，当时的人们并不理解。因为太抽象了。

比如时间膨胀效应，人们认为运动是相对的。当你相对于我移动时，我看到你的时间变慢了，而你也可以认为你是静止的。当我相对于你移动时，你会看到我的时间变慢了。这种相互等价的效果实际上并没有真正的效果。

在爱因斯坦的论文中，这是真实的效应。两个参考帧的时间流逝速度确实不同。

其实这不是普通人的问题，而是朗之万在1911年4月的波隆哲学会议上提出的一个悖论，叫做孪生悖论。

这个问题当年被爱因斯坦解决了。并不是实际情况与理论相反，而是朗·万智不理解相对论。所以现在称之为孪生悖论并不恰当。应该叫孪生效应。

孪生效应是这样的。有两个双胞胎兄弟，A和b。现在，A留在地球上。b乘坐飞船以接近光速的速度旅行too 空，然后返回地球。当他回到地球时，他会发现自己比a还年轻。

因为光速下的旅行时间会变慢，如果你以0.9999C的速度旅行，那么相对性因子约为70，即在飞船上的一年等于在地球上的70年。

甲方和乙方分手的时候都是20岁，所以当乙方回来的时候会发现自己才21岁，而甲方已经变成90岁的老人了。

但是别忘了，运动是相对的。a在地球上可以认为自己比B年轻，因为在他看来，完全有可能认为B没有动，而是向相反的方向行进，然后回来了。所以，他会认为自己比b小。

这两个结论明显相互矛盾，那么谁对谁错呢？A年轻还是B年轻？

谁对谁错？这个问题其实很简单。我们知道狭义相对论的中间时间膨胀效应只在惯性系中等价，这是狭义相对论的前提，惯性系中的物理定律不变。如果我们两个相对做惯性运动，那么你可以认为我的时间慢，我也可以认为你的时间慢。

但只要有一方偏离了惯性系，那么这个效应就不再等价。做非惯性运动的人，也就是做变速运动的人，相对于惯性系中的人，有一种实时减速的效果。

那么问题来了，谁经历过非惯性运动，A还是B？

你可能会觉得是B，因为他乘飞船离开地球时，先加速到0.9999C，然后匀速飞行。当他返回地球时，他不得不减速到0，然后加速到0.9999C向地球飞去。很明显，B在做非惯性运动。

但是A并不认为B不动，他是在飞驰而去，然后又飞驰回来。这个问题解决不了？其实别忘了我们是怎么定义惯性系的。

相对于孤立粒子静止或匀速直线运动的参照系称为惯性系。考虑到这一点，让我们重新思考双胞胎实验。

在宇宙中，我们可以把一个流氓行星比作一个孤立的粒子。它漂浮在浩瀚的宇宙空中，不与任何物质发生作用。它的运动状态可以看作是一个完美的惯性系(静止或直线运动)。

既然我们的地球相对于这个流氓行星是静止的，那么我们的地球也是一个完美的惯性系统。现在我们让B加速，减速，再加速坐飞船回地球，那么B就会认为大自然经历了变速运动，他的时间更慢，更年轻。

此时，A不能认为B没有运动，而是自己做了变速运动，因为现在有了一个绝对完美的惯性系。作为参照系，流氓行星，很明显A一直在做相对于流氓行星的惯性运动，它没有经历过非惯性运动，而B的惯性运动是真实的，因为它真的在做相对于流氓行星的非惯性运动。

所以B认为他在地球上比A年轻是对的，因为他确实偏离了惯性运动。所以孪生佯谬不是佯谬，而是真实的效应，已经在狭义相对论的基础上解决了。

当然，解释孪生效应的方法有很多种，我说的这个是最简单的，也是比较科普的。虽然用闵的施空图更直观，但我们外行人看起来还是略显复杂。

相信你已经仔细发现了这样的问题。在相对论中，处于不同运动状态的人，都有自己独立的时间和空，在空之间感受时间流逝的速度和测量，会得到不同的结果。

但是两个人在惯性运动的时候，相对论效应是等价的，所以这些效应会互相抵消，比如时间膨胀效应。你觉得我慢，我也觉得你慢。结果，时间在我们之间以同样的速度流逝。

经过长时间的相对运动，你不可能比我小，我也不可能比你小。

但是当你处于非惯性运动时，你的时间膨胀效应对于惯性运动的观察者来说是真实的。

所以我们得出了一个结论，要想变得比别人年轻，也就是要让自己的时间过得比别人慢，就要做非惯性运动。

下一次，我们将更多地谈论我们可以做些什么来使自己变得更年轻，以及双胞胎效应的验证实验。

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