双生子悖论如何用相对论解释？

双生子悖论如何用相对论解释？

一个关键点是：在广义相对论中是引力势的差异导致时钟快慢的不同，一定要注意不是引力场强的差异引起的。
乘火箭的哥哥是这样解释自己年轻的：他做匀速运动时，是看到弟弟在变年轻；他在出发、降落时，尽管处于强的等效引力场中，但由于他那时与弟弟相距很近，故他俩所处的引力势相差不大，可忽略这两个阶段他俩时钟的差异；他在调头时，也处于强的等效引力场中，他此时与弟弟相距很远，这样他所处的引力势就远远低于弟弟所处的引力势，这时他将看到弟弟迅速变老。综合各阶段，弟弟更老。
弟弟始终处于惯性系中，他用狭义相对论而不必考虑广义相对论即可解释哥哥的年轻。

首先，双生子悖论在狭义相对论中也是完全可解的问题，并不需要广义相对论。双生子的地位并不对等。狭义相对论的所有公式都是对两个惯性系来说的。惯性系可以如下定义：一个不受力的粒子在其中保持静止或匀速直线运动的参照系。假如地球上的人和飞船上的人都可以看作惯性系，那么两人必然一去不返，不会再相见，因此两人互相看对方时间变慢不会造成悖论。当两人见面时，必然其中有一个人经历了加速和减速过程（比如飞船上的人），而在这个过程中，不能简单套用狭义相对论的钟慢公式（但并不是说不能用狭义相对论解决），最终的结论是，飞船上的那个人会比较年轻。然后，在广义相对论中，取消了惯性系的限制，可以将两兄弟地位对等起来讨论，但结论依然是飞船上的那位会变年轻，定量上和狭义相对论结论也不会有区别。这就像阿喀琉斯追乌龟的问题，你理解了极限可以对问题有更深入的理解，但是要算出结果只需要小学追及问题的知识而已。 回答sweetygirlssss的疑问：狭义相对论成立的条件是惯性系。惯性系是整个理论的出发点，或者说类似公设或定义一样的东西，也就是假定我们一定可以找到一个惯性系，至于实际上惯性系存在与否则是另一回事（广义相对论则认为，除了全空间无引力场的情况，不存在全局惯性系）。这就像在欧氏几何中的点、线、面一样，在实际生活中我们是绝对不可能找到精确符合这种定义的实物的，但是我们依然在用欧氏几何。我们可以根据麦克斯韦方程组和相对论力学给出的预言与观测结果的比较，来验证我们选用的参照系在多大精度范围内可以近似看成一个惯性系。如果双生子中的一个作为惯性系足够好，那另一个就肯定不是一个好的惯性系，这个结论依然不变；当然也有可能两个都不好，我们可以另找一个好的惯性系，比如太阳或银心参照系来分别描述这两个人的运动，那么就可以确切的算出两人碰头时的年岁，结果是怎样就怎样。 另外，纠正你的一个说法，狭义相对论时可以精确定义惯性系的，就是我上面说的：一个不受力的物体在其中保持静止或匀速直线运动的参照系。至于由于万有引力的存在，导致我们实际上无法找到一个不受力的粒子，这正是我们需要广义相对论的理由之一，事实上狭义相对论也不能处理引力问题，你应用狭义相对论解题本身就已经说明，在这些问题里必须可以忽略引力作用。

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