根据相对论,哥哥做宇宙飞船走了.弟弟想：哥哥老的真慢.可哥哥想：弟弟老的真慢.究竟谁先老?
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1个回答

这是著名的 双生子佯谬.在狭义相对论范畴内无法解决,因为问题涉及到非惯性系,需要涉及广义相对论.

设飞船上的人为B,地面上的人为A.

如果B一直以匀速直线运动驶离A,确实是A,B都观测到对方更年轻,但这样的话,A和B也永远不会再见面,来确认到底谁年轻

B要回来,必须经过一个变速阶段,减速到0再加速返回,所以飞船B的整个旅程就不是一个惯性系,就是在掉头前后,B对A的描述从一个惯性系急剧的变化到另一个惯性系

用公式计算可知,掉头后由于速度变为负的,所以时间差也变为原来的负值!假设B掉头的地方距地球8光年,B的速度为0.8c=0.8光年/年,掉头前B观测到A的钟落后了6.4年,掉头后B会发现A的钟变为超前自己6.4年,所以B发现掉头的瞬间地球上过去了6.4+6.4=12.8年

A的结论：8光年以0.8c的速度要飞10年,所以20年后B会回来,但B的钟变慢,地球上20年后B应该只过了12年

B的结论：因为动尺缩短,8光年的距离在B看来只有4.8光年,所以B在飞船上只需飞6辏?2年即可回到地球；而在B看来地球上A的钟变慢,B过了6年时A的钟只走了3.6年,来回7.2年,再加上掉头时突变的12.8年,在B看来地球上A应该过了7.2+12.8=20年

可见并无矛盾

为什么掉头时时间会突变?首先要确认掉头前后B所处的是两个不同的参考系.由洛仑兹变换中t的公式可推得,掉头前：

tA-tB=(u/c^2)*(xA-xB)=0.8*(-8)= - 6.4年,即地球上A的钟落后了6.4年

掉头后只需把u换成（-u）：

tA2-tB2=-0.8*(-8)=6.4年,变成了超前6.4年

-------------

其中tA,tB是掉头前B观测到的A的钟及B自己的钟的时间

tA2和tB2是掉头后的

xA和xB是A与B的坐标位置

参考资料：《相对论与时空》,郑庆璋,崔世治,90--94页

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