双生子佯谬
双生子佯谬twin paradox
狭义相对论中关于时间延缓的一个似是而非的疑难。按照狭义相对论，运动的时钟走得较慢是时间的性质，一切与时间有关的过程都因运动而变慢，变慢的效应是相对的。于是有人设想一次假想的宇宙航行，双生子甲乘高速飞船到远方宇宙空间去旅行，双生子乙则留在地球上，经过若干年飞船返回地球。按地球上的乙看来，甲处于运动之中，甲的生命过程进行得缓慢，则甲比乙年轻；而按飞船上的甲看来，乙是运动的，则乙比较年轻。重返相遇的比较，结果应该是唯一的，似乎狭义相对论遇到无法克服的难题。
事实上双生子佯谬并不存在。狭义相对论是关于惯性系之间的时空理论。甲和乙所处的参考系并不都是惯性系，乙是近似的惯性系，乙推论甲比较年轻是正确的；而甲是非惯性系，狭义相对论不适用，甲不能推论乙比较年轻。其实根据广义相对论，或者甚至勿须用广义相对论，设想一个甲相对乙作变速运动的特殊过程：很快加速-匀速-很快减速然后反向很快加速-匀速-很快减速，按照狭义相对论，仔细考虑其中的时间延缓和同时性的相对性，可以得出无论从甲或乙分析，结论是相同的，都是飞船上的甲要比乙更年轻。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，可知乙飞行归来与甲会合时，甲仍然是21岁，而乙是90多岁。 1966年用μ子作了一个类似于双生子旅游的实验，让μ子沿一直径为14米的圆环运动再回到出发点，实验结果表明运动的μ子的确比静止的μ子寿命更长。
1905年9月，德国《物理年鉴》杂志刊登了一篇《关于运动物体的电动力学》的论文，它宣告了狭义相对论假说的问世。正是这篇看似很普通的论文，建立了全新的时空观念，并向明显简单的同时性观念提出了挑战。我们知道由爱因斯坦狭义相对论可以得出运动的物体存在时间膨胀效应。在1911年4月波隆哲学大会上，法国物理学家P．朗之万用双生子实验对狭义相对论的时间膨胀效应提出了质疑，设想的实验是这样的：一对双胞胎，一个留在地球上，另一个乘坐火箭到太空旅行。飞行速度接近光速，在太空旅行的双胞胎回到地球时只不过两岁，而他的兄弟早已死去了，因为地球上已经过了200年了。这就是著名的双生子详谬。双生子佯谬说明狭义相对论在逻辑自恰性上还存在不完善的地方。本文正是以时间膨胀效应为线索对狭义相对论做进一步的探讨，分析双生子佯谬产生的原因。
首先让我们来看一个例子。假设我们一家来到了美国科学家伽莫夫笔下汤普金斯先生曾经梦游过的城市，在这座城市里由于速度极限（光速）很低，所以相对论效应非常显著。来到这座城市后，我们进了一家瑞士钟表店，每人选了自己喜欢的一块表并要求营业员把三块表的时间调成一致。随后，我们来到了一家游乐园，其中一个游乐项目是乘坐光速飞车，其实飞车的速度并没有达到光速。我站在起点A处，帮儿子把安全带系牢，儿子高兴地坐在A点的光速飞车里。我妻子站在终点B处，A与B之间的距离为L。车马上要出发了，我下意识地对了一下自己和儿子的表，时间一分一秒都不差。抬头再看终点处妻子的表，我发现妻子的表比我的表慢了一些。来不及多想车已经象离弦的箭一样冲了出去。我突然发现儿子的表越走越慢，当然是相对我的表而言，最后到达终点时与我妻子的表一致了。看来瑞士表的质量也不怎么样，我打算玩完回去后把表给退了。在回来的路上我看了一眼妻子和儿子的表，奇怪！怎么我们的表显示的时间分秒不差，我明明看见他们俩的表比我的慢了呀！我把我的发现告诉了我的妻子，她说她也觉得挺奇怪的，但是与我所说的现象稍有些不同。在终点处，她发现我和儿子的手表都比她的表慢了，但当儿子乘坐飞车向她驶来时，儿子的表却变得越来越快，最后到达终点时竟与她的表一致了。这时候儿子也加入了我们的谈话，他告诉了我他的发现，他是这样描述的，在起点处他发现爸爸的表跟他的表时间是一致的，妈妈的表走得比他的慢，当车运动起来后，爸爸的表变慢了而妈妈的表比原来快了，最后当他到达终点时妈妈的表与他的表又一致了。
从上面这个例子中，我们看到由于三个人所处的状态不同，得出的结论也大相径庭。但都有一个共同的特点，就是每个人都是以他本人的时间为基准作出判断的。我们知道光速是有限的，光在空间运行是需要时间的。当所研究的对象涉及到空间大尺度范围或当物体运动的速度大到可以与光速相提并论时，光通过空间两点所需的时间就不能不考虑进来，这样通常在小尺度低速度情况下被认为是同时发生的两个事件就不能再认为是同时的了。爱因斯坦也正是从时间的同时性入手，提出了狭义相对论。在我们生活的宇宙中，时间是非物质的量，它是为了描述物体运动而人为引进的一个物理概念。经典物理对时间是这样定义的“绝对的、真正的和数学的时间自身在流逝着，而且由于其本性而在均匀地，与任何其他外界事物无关地流逝着”。这一定义在研究空间小尺度范围或低速运动的物体时，无疑是正确的，因为它暗含这样一个概念即时间的同时性是绝对。但在研究空间大尺度范围或高速运动的物体时，这一定义是否仍然有效，取决于对时间的同时性是如何定义的，同时还要看空间两点两个事件发生的时间是如何记录的。
假设有两个完全一样的钟被放置在AB两地。我们可采用中点对钟法将两地的钟校准。我们说发生在AB两地的两个事件是同时的，如果AB两地的钟所指示的时间是一样的话。这个结论暗含有这样一个条件即在AB两地分别有两个观察者记录本地事件发生的时间，然后再将两个时间进行对比，判断这两个事件是否是同时发生的，判断的结果与AB两地的位置无关。从这个意义上说时间的同时性是绝对的。我们再看另一种情况，我们仍采用同样的方法将AB两地的钟校准。从A点观察AB两地同时发生的两个事件，得到的结论是A地的事件先于B地的事件，相差的时间与两地之间的距离有关。同理，从B点观察AB两地同时发生的两个事件，得到的结论则是B地的事件先于A地的事件。按照这个结论，时间的同时性又是相对的。所以说时间的同时性是相对的还是绝对的完全取决于时间是如何测量的。狭义相对论所涉及的是后一种情况。
运动物体的情况又如何呢？假设有一枚火箭从A点运动到B点。火箭上装有校对好的时钟。我们仍采用中点对钟法在AB两点之间A1、A2、A3．．．放置一系列校对好的时钟，并在A1、A2、A3．．．的每一个位置上都设有一个观察员记录火箭经过的时间。一切就绪火箭出发了。在A点的观察员立刻发现火箭上的钟变得越来越慢了，时间变慢的速度与火箭的速度有关。而据A1、A2、A3．．．的观察员报告，火箭在通过他们所在的位置时，火箭上钟的指示与本地钟的指示是一样的。而在B点观察员则发现，在火箭未出发前，火箭上钟的指示已经比B点的时间慢了一些，但随着火箭逐渐接近，火箭上的时钟却变得越来越快，当到达B点时竟然与B点的时钟是一样的。如果在火箭里也有一个观察员，他会得到这样的结论即当火箭运动起来后，A点的钟变慢了，B点的钟变快了而沿途所经过的钟所指示的时间与火箭上的时间是一致的。在上面的例子中，火箭相对于A和B的运动方向是不同的，所以从A点和B点观察的结果也应是不同的，相对于A点时间是变慢了，相对于B点时间是变快了。时间是变快了还是变慢了取决于观察者与被观察的物体之间的距离是增加还是减少了，变快变慢的速度与两个物体之间的相对运动速度有关。下面我们将定量的分析上面的例子。
我们仍用上面所举火箭的例子，将两个校准好的时钟分别放置在AB两地。火箭以速度V从A点向B点运动。AB两点之间的距离为S。令ΔT1为火箭经过AB两点时，在AB两点的观察员所记录的时间之差。令ΔT2为在A点的观察员记录火箭经过AB两点的时间差。当物体达到B点时，光返回A点所需的时间为AB之间的距离S除以光速C。根据以上条件，我们可以得到：
ΔT2－ΔT1= S／C （1）
S=V×ΔT1 （2）
将（2）式代入（1）经过整理后得到；
ΔT1=ΔT2÷（1+V／C） （3）
分析（3）式我们可以看出，当火箭运动的速度V=C时，ΔT2=2×ΔT1；当火箭运动的速度V＜＜C时，ΔT1≈ΔT2，由于1＋V／C≥1，所以ΔT2≥ΔT1。我们得到一个结论，火箭上的时间变慢了即时间膨胀，当然这是从A点观察所得到的结论。如果从B点观察，结论又是怎样呢？我们仍然令ΔT1为火箭经过AB两点时，在AB两点的观察员所记录的时间之差，ΔT2为在B点的观察员记录的火箭从A点到B点的时间差，光从A点到B点所需的时间为S／C。与上面类似我们可以得到：
ΔT1－ΔT2= S／C （4）
S=V×ΔT1 （5）
将（5）式代入（4）经过整理得到：
ΔT1=ΔT2÷（1－V／C） （6）
从（6）式我们可以看出，当火箭运动的速度V=C时，ΔT2为零，也就是说当你看到火箭出发时，火箭已经到了你跟前了；当火箭运动的速度V＜＜C时，ΔT1≈ΔT2，由于等式1－V／C≤1，所以ΔT2≤ΔT1。所以我们又得出一个相反的结论，火箭的时间变快了即时间收缩了。
到目前为止，我们都是在基于光速不变这样一个前提下讨论问题的。光速不变假设是爱因斯坦从迈克尔逊-莫雷为证明以太存在所做的干涉实验的否定结果中得出的推论。在上面的讨论中，运动物体的速度V是这样得到的，在AB两地分别放置两个校准好的时钟，AB两地之间的距离为L。在A点记录物体出发的时刻，在B点记录物体到达的时刻，用两地之间的距离L除以两地所记录的时间差，就得到了运动物体的速度，这样计算的结果与两地之间的距离无关。当然还可以用另一种方法，在A点记录物体发出的时刻，在物体经过B点返回到A点时，记录物体到达的时刻，用两倍的距离L除以在A点记录的时间差，就得到运动物体的速度。这两种算法的结果是一样的。如果从A点来观察运动的物体在一去一回时速度是否是一样呢？用我们上面所得到的时间膨胀和时间收缩效应的结论，我们可以得出，物体在离开A点后，速度是变慢的，而当物体从B点返回时，速度又是变快的，当然这是从A点观察所得到的结果。
狭义相对论还存在另外一种效应即尺缩效应。可以采用同样的方法，证明运动物体的长度随观察者与运动物体之间的距离的减少，还存在长度伸长的效应。通过以上讨论，我们清楚了，同时性是相对的还是绝对的取决于观察时间的方法，离开这一点强调同时性是相对的还是绝对的是没有意义的。即使按照同时性是相对的观点，时间除了膨胀效应外，还应有收缩的效应，所以说双生子佯谬本身是不存在的。
特别注意上述论述，与爱因斯坦相对论观点是不一致的。而与我下面论述是一致的。这样理解相对论，双生子悖论，确实不存在，但这样的相对论，需要修正爱因斯坦的相对论。
“美国科学家伽莫夫笔下汤普金斯先生曾经梦游过的城市”，我们不用管是一种慢光速，还是声速，原理是一样的。
如果一个钟，以0.5倍声速从原点远去，我们会听到什么现象呢？
一秒钟时，它距离原点0.5声秒距离报1秒，但这个事件我们在原点听见，需要再过0.5秒，于是我们发现，在本地钟1.5秒时，远处的钟报1秒，本地钟3秒时，远离的钟报2秒，也就是我们在忽略测量时间时，误以为远去的钟慢了。而且速度越快，钟慢得越厉害。
理想点以a倍光速远去，1秒钟远离a*C(光速)距离，在计时起位置要a秒传过来，到达a*C的事件将在a+1秒传到观察者，观察者认为速度为a*C/(1+a)，速度永远小于光速。a为1时看到以1/2C远离。
当a远小于1时，a*C/(1+a)可近似为a*C，也就是实际速度，当a接近于无穷大时，a*C/(1+a)可近似为C，也就是远离速度远小于测量速度时，测量速度可忽略不记，测量结果约等于真实速度；当远离速度远大于测量速度，测量结果约等于测量速度，也就是测量不到超过测量速度的远离情况。
无人会用爱因斯坦的方法，从物理原理上解释两参照系靠近时的相对论计算方法。下面我来解释一下应该怎样推导接近参照系的情况。
理想点以0.5倍声速靠近，在距离2声秒时作为记时0点，我们听到2秒时，远处的钟报距离2声秒，2.5秒时听到钟报距离是1.5声秒，3秒时，钟报距离是1声秒，3.5秒时，钟报距离是0.5声秒，4秒，我们与运动的钟相遇，报距离0声秒。
靠近的钟测量现象变快。
从算式中，我们明显看出，与爱因斯坦相对论不同。这样解释相对论现象，是允许运动速度超过光速的。也许真的需要修正爱因斯坦的相对论，才可以解决双生子悖论问题？
爱因斯坦自己的理解，速度无穷大，“绝对同时”有意义，但观测速度上限是光速，因此“绝对同时”无意义。
说明爱因斯坦有时候明白相对论是由于光速太慢，引起的测量问题。如果测量速度无穷大，则同时性的相对性问题不存在。对一群盲人来说，测量速度的上限是声速，则爱因斯坦奉献给他们的伟大理论将是声速相对论，但不能因此得出声速最快。
参考王朝百科词条中：相对论，光速不变原理，超光子，时间进程，洛伦兹变换，钟慢效应，倒相对论，双生子悖论，速度效应，超光速，洛仑兹变换，极限速度，狭义相对论。
搜狐社区朝高回应上述关于对相对论的质疑：上面的关于用声速测量效应来质疑相对论效应，只是质疑者个人的片面理解。质疑者的思维完全停留在经典物理的基础上，根本无法领会狭义相对论的内容。质疑者完全回避了实验证明时间确实变慢而非仅仅是观测效应这一事实，也拒绝承认相对论效用已经应用于生产实践并已取得了巨大成果这一事实。对迈克尔逊-莫雷实验，质疑者始终只能假定是因为光的介质与实验设备相对静止的结果，竭力回避实验设备与介质有相对运动的实验。在搜狐社区已对这个问题进行过多次争论（见http://club.it.sohu.com/r-kpyd-82977-0-175-0.html），希望对相对论感兴趣的不要被上面的质疑所误解，感兴趣的话去看看争论过程。关于双生子佯谬，前面的解释不错，我也已经有个人理解，可以完全用狭义相对论来进行解释，正在抽时间整理。
大家注意上面一段论述的不科学性。
1。声称“质疑者的思维完全停留在经典物理的基础上”是主观评价，没有论据，我们完全可以认为，朝高根本没有学好经典物理。因为他根本不承认经典物理的计算结果和理解。其人的论述也往往采用“巨大成果这一事实”，然而他从未提出过任何一个实验，必须用相对论才能解释，而任何其它方法都无效。
2。朝高其人，多次声称不懂相对论，那么他对自己是否能明白爱因斯坦的意思没有把握，然后他说“爱因斯坦当时就是遍历了当年的几乎所有理论”包括爱因斯坦没有谈到过的测量速度问题，这完全是迷信爱因斯坦。见http://club.it.sohu.com/r-kpyd-82977-24-178-0.html
3。搜狐论坛上几个反对我的人，都不知道相对论是怎么被证明的，详见：http://club.it.sohu.com/r-kpyd-79387-0-56-0.html ，现在除了抄，他们也提不出新观点和新证据。而我经常可以从其他观点中学习，并将其进行合理解释后加入到我的论据中。
4。经典物理包括爱因斯坦相对论，从未提出过超光速测量问题，朝高其人还认为人的思维速度不能超过光速，至少他从未承认过人的思维速度可以超光速。这足以证明我所掌握的科学，已经超出经典物理和相对论，而不能因为结论支持以前的某个观点就认为退步。历史上公元前300年，就有人提出过太阳中心说，但没有论据，不能说伽利略的太阳中心说是对地球中心说的倒退。光的波粒之争也几经反复，不能说每次回归都是退步，正相反，每次回归都是因为有了新证据，每次都在进步。
搜狐社区朝高针对上面的回复：
1、我的经典物理学得好不好，不是质疑者主观评价是怎样就是怎样的，有兴趣的可以到搜狐社区科普园地（http://club.it.sohu.com/l-kpyd-0-0-0-0.html）看看我在物理相关帖中的表现，如果谁有把握经典物理学得比我好，不妨找几个经典物理问题在搜狐社区科普园地再探讨一下。“因为他根本不承认经典物理的计算结果和理解”，事实上我一直就没有否认他用经典力学的分析过程，只是认为相对论超出了经典力学所能表达的范围，而质疑者一直就停留在经典力学的层面。关于相对论在实际应用中的成果，网上比比皆是，无需我在这里列举。
2、我没有完全学懂相对论，但至少有一些了解。至少我经典物理学得不错，但我的思维没有完全停留在经典物理的层面，有兴趣的可以先看看我的“光子的世界——助你理解相对论（一）”（http://club.it.sohu.com/r-kpyd-83315-0-11-0.html），并等待我即将整理的“双生子悖论——助你理解相对论（三）”。
3、我们不完全懂相对论，但不会因为自己不懂就说人家的理论错了。
4、“朝高其人还认为人的思维速度不能超过光速”，这是完全的狡辩，甚至可以说是污蔑，有兴趣的可以去看一下那个辩论，看我们是否说过这样的话。“至少他从未承认过人的思维速度可以超光速”，至少我们也从来没有反对过思维的速度可以超过光速，我从来没谈论过思维速度是否可以超过光速的问题，他就可以如此非此即彼的捏造事实，可见此人人品如何。关于光的波粒之争，这位质疑者也好意思在这里谈，说白了，所谓的每次都在进步，就是面对我们的反驳，他为了弥补自己观点的漏洞不断修改自己的观点，弥补了一个旧漏洞又带来了更多新的漏洞，自始至终就不能自圆其说。免谈新的漏洞，只谈补了旧的漏洞，这就是他说的进步，补不完的漏洞就有不断进步的基础。
搜狐社区朝高回复：
在搜狐社区科普园地，我根据这位相对论的质疑者（即搜狐社区帖中的楼主）对他的质疑提出疑问（见http://club.it.sohu.com/r-kpyd-82977-228-248-0.html），内容如下：
事实上，楼主甚至根本没有完全了解相对论，相对论所表达的长度变短、时间变慢，并非一种观察效应。如果完全只是楼主所说的观察效应，只要几何与物理学得稍好一点的初中生都能解释和计算由于观察效应带来的长度变短和时间变慢。而且，按楼主的理解，只有被观察物体向你远离时，你的观察效应才是长度变短，也只有时钟向你远离，你观察到的时钟才是变慢的，如果是尺和时钟从远处向你飞来，则观察效应上长度是变长的、时钟是变快的。打个比方，一根1光年长的棒，棒的一头离你1光年，另一头离你2光年，从某时刻开始，这根棒以0.5倍光速向你飞来，2年后，当近的这一头终于到你面前时，你看到的另一头刚开始动时的光线也正好传过来了，于是你看到的这根棒一头到了你跟前，另一头还刚刚启动，你看到的这根棒长度就是2光年长。再打个比方，一个时钟从距你5光年处以0.8倍光速向你飞来，那么在该时钟实际飞了5年后你才看到它开始起飞，6.25 年以后，这个钟就飞到你跟前了，在你看来这个钟只用了1.25年就走了6.25年，是正常速度的5倍，而你看到的这个钟只用了1.25年就飞了5光年，速度是光速的4倍。这么简单的假设就能得出观察到4倍光速的结论，爱因斯坦又怎么会假设光速是极限，又怎么会经过这么多年的质疑而相信相对论的人仍然那么多呢？
事实上，只是由于巧合，楼主计算的尺或钟远离时的观察效应的变化量正好等于相对论的尺缩和时间变慢的值而已，楼主自以为是，以为这就是相对论的真谛；而相对论的尺缩和时间变慢，早就考虑了观察效应，是在排除观察效应之后的真正的变化，各种证实相对论的实验，也都考虑了这个观察效应，是实际的结果而不是观察效应。如果狭义相对论表达的仅仅是观察效应的结果，那么一个几何与物理都学得较好的初中生只要了解了相对论效应，都可以通过计算发现这仅仅是一种观察效应。而楼主仅仅是误解了相对论，并以超过初中范围的知识表达了初中知识就能表达的内容而已。
而这位质疑者回复“232楼（即搜狐社区辩论中上述质疑内容）基本为主观结论叙述，没有论据，所以不能证伪，但我们知道，不能证伪的论述，也不具有可信性。”也就是说，这位相对论质疑者自己否认了他关于双生子佯谬的叙述，即本词条从第四段开始到参考词条前的内容。
提示：
一些号称维护相对论的人，根本不知道如何从经典时空观推导相对论，根本达不到以大学教材为基础，论述相对论的水平，见http://club.it.sohu.com/r-kpyd-79387-0-56-0.html，我们从没见过任何人推导过两个参照系接近时的爱因斯坦相对论效果，只是简单的以为V反向就可以了，对于初始长度两个参照系相同或不相同，都无法消除。而且在推导洛沦兹变换时用到了假设空间平坦，之后又说空间长度与速度相关，到广义相对论，更假设空间弯曲，就是从一个假设，到另一个假设，然后就完全抛弃经典理论，在相对论的空间自由扭曲。
这个情况，我们在非欧几何里见过，假设平行线在无穷远点相交，虽然我们不能证明假设不成立，但我们也从没证实过平行线在无穷远点相交，所以这是个纯逻辑游戏，没有实际用途。
我们论述的相对论非常简单，它利用了多普勒效应证明的声速不变，与声源运动无关的公理，不需要假设，就得到了声速相对论。就可以轻易的解释爱因斯坦推导相对论的不完善前提和不完善论据，也可以解释相对论结果，更可以解释相对论悖论——包括这个双生子悖论，我们有什么理由不修改相对论，以符合普适相对论和经典理论？
很明显的一个现象，我们在给中学生讲述相对论时，可以比爱因斯坦的更容易获得支持，因为我们的论述，完全符合经典理论。而爱因斯坦相对论，却难以自圆其说，必须丢掉很多常识性公理，才能不造成矛盾。也就是说，即使你可以从经典理论建立起相对论时空观，然后你必须再推翻这些理论，才能在爱因斯坦时空运转起来。
关于相对论还有一个奇怪的现象：不承认相对论结果的人，统统被冠以不懂相对论的帽子。就好象寓言故事皇帝的新衣中，看不到新装的人，被称为愚蠢的，或不称职的，于是一些人纷纷跳出来说看见了新衣，或懂相对论。是不是真的有新衣，或是否真的懂相对论，我们是可以制定标准的。那就是：从经典时空观推导相对论，会推导，基本算懂了。
另外我们没有理由问这样的问题：为什么牛顿三大定律如此的简单，连中学生都能明白，牛顿之前的科学家怎么就想不到呢？亚里士多德那么伟大的科学家怎么会想不到重物有可能比轻的物体后落呢？
双生子悖论这么简单的一个问题，维护相对论的人，怎么不能给出一个符合常识的解释呢？难道相对论必须推翻一切常识吗？
上面的第一段，可不是我写的，说明不只我这样理解，很多人都这样理解，我只不过是进行了独立思考，并总结提炼了已知的一些观点，得到了我自己认为的和各种理论融通的结论。这种理论，越来越多的得到各方认可。
我们没有理由认为爱因斯坦考虑了测量效应，因为他从未在任何论文中，对测量效应进行论述，也未在计算时给予消除。正象我们不能假设牛顿考虑过相对论问题而提出经典理论一样。因为我们知道，上帝不是考虑过地球绕太阳转还是太阳绕地球转以后，提出地球是宇宙中心。说爱因斯坦考虑过，是无中生有，完全没有科学精神。
我们得到声速相对论很容易理解，因为我们的条件是多普勒效应表明的声速不变，与声源运动无关（多普勒效应论述中也有个小问题，限制条件是运动速度小于波速），这是经典公理，不用假设。
与一些人认为相对论不是观测效应的观点正相反，爱因斯坦自己的理解，速度无穷大，“绝对同时”有意义，但观测速度上限是光速，因此“绝对同时”无意义。在推导洛沦兹变换时用到“在K系中观察者“看”来，它是在T时刻发生在（X，Y，Z）处的，而在K1系中的观察者“看”来”。这恰恰表明，相对论很可能是观测效应，再加上其它证据，一个完整的证据链形成了，得到我们的结论，就是很自然的结果。
搜狐社区朝高提醒：这位相对论质疑者一直在以为他所说的观察效应就是相对论效应，可是有脑子的人都可以想一想，如果仅仅是这种观察效应，一个物理和几何学得稍好一点的初中生就能轻易地解释这种观察效应，可以轻易地计算出远离时这种观察效应导致的长度变短量和时间变慢量，也可以轻易地计算出靠近时观察效应的伸长量和时间变快量，完全用初中知识就够了，这么大个世界，有必要找个还只能说明一半情况而且竟然疏忽了另一半情况的爱因斯坦来奉为科学界的泰山北斗吗？有必要弄个大多数人连学都学不懂的相对论来解释吗？
这位质疑者因为发现一个特定条件下的观察效应的值正好等于相对论效应的值，就以为他发现了相对论的真谛，拒绝再看任何关于相对论应用的内容（其实这样的内容网上比比皆是，只要随便看一点就能发现相对论效应不是这位质疑者所认为的观察效应那么简单），坐在井底自甘沉沦，实在可悲可叹。
注意，这位质疑者先一直说的是“观察”效应，在搜狐社区的辩论中我提示过“观察”效应不是“观测”效应，这次他就故意把“观察”两字替换成“测量”，把“观察效应”说成了“测量效应”，是有意识的混淆视听，目的是什么我就不多猜了。
我不多说了，有脑子的自己想去，没脑子的尽可以相信这位质疑者。两个月内我把我对双生子悖论的理解整理好了补充上来。
补充：
从这位朝高的论述中我们容易理解，很多人不是从科学理论上来学习和理解相对论的，而是盲目相信爱因斯坦这位伟人思考是严密的，不会出现错误，这个逻辑问题具有普遍性和迷惑性，连一个清华大学教授，都问过我相同问题。同理，朝高先生应该认为重物不一定先落，这是小学生都可以理解的，亚里士多德这位科学家和他之前之后的若干科学研究者，不会连这么简单的问题都想不明白，所以重物不一定先落一定是错的。地球绕太阳运动，这也是小学生都可以理解的，所以上帝、教皇和几千年来的科学研究者也不会犯错，所以地球绕太阳运动一定是错的。这个逻辑问题我已经多次指出了，他还在用，我不准备再次强调了。以后读者自己分辨就好了。我相信你们的能力。
测量问题虽然简单，但是，爱因斯坦没提，诸位以前应该也没想到，朝高也没想到，我们有很大的把握说爱因斯坦没有想到。在我以前的论述中，对这个问题也不是这么简单论述的，也是比较复杂的模型，结果很多人看不懂，现在我终于找到简单的方法，让朝高等人看懂了，他却来质疑这个问题太简单，爱因斯坦应该想到！
补充分析：
观测速度的限制确实会导致“同时”的相对性，但“同时”的相对性并非只是由于观测速度受限。相对论可以从两个层次上解释“同时”的相对性：
一、由于信号传递的速度不能无限大，而是必须限制在光速以下，所以严格说来，“同时”与否是无法判断的。
二、就算信号传递的速度可能无限大，或者不考虑信号传递所花费的时间，“同时”仍然是相对的，它取决于观察者所在的惯性系。
我们可以打个比方，用二十世纪另一大科学发现——不确定性原理——来说明这个问题。
海森堡的不确定性原理也可以从两个层次上解释粒子的不确定性：
一、由于观测一个粒子必须使用光，而光一定会对粒子产生干扰，所以我们无法准确观测到一个粒子的位置和动量。
二、就算我们能避免光的干扰而观测粒子，我们仍无法同时测得一个粒子的准确的位置和动量，因为不确定性乃是粒子的本性之一，与观不观测无关。
海森堡的高明之处就在于，他在提出不确定性原理时，这两个层次都提到了；而爱因斯坦则重点阐述“同时”相对性的第二个层次。所以今天没有人以观测的原因质疑不确定性原理，却有一些不理解相对论的人以此质疑相对论。
搜狐社区朝高的双生子佯谬解释：
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引言：一对孪生兄弟，一个留在地球上，另一个乘坐飞船以接近光速取作星际旅游，根据爱因斯坦的狭义相对论，对地球上这位来说，乘飞船的那位在高速运动，时间变慢，地球上的这位年老时，飞船上的那位还年轻，但如果飞船上的人以飞船作参照来看，地球在高速离去，自然是自己年老时地球上的兄弟还年轻，这就是双生子悖论。有人认为这是观察效应，就是说其实兄弟俩年龄一样，只是相距遥远，看到的实际上是多年前的事。那么再补充一下，当飞船飞了几年之后返回，兄弟俩在地球再次相遇，又会怎样呢？根据爱因斯坦的狭义相对论，至少地球上这位会发现他的兄弟比自己年轻，那飞船上那位看到的兄弟又如何呢？
其实，问题就在飞船往返，速度的方向改变了，坐标系也变了，不是同一个惯性系，所以对飞船上那位来说，有个时空变换的问题。如果飞船上那位飞出去的时候把自己的飞船当惯性系，那么，对他来说，几年以后，自己比地球上的兄弟大，但地球已经以近光速飞出几年了，要想重逢，自己就必须以更接近光速的速度去追那个仍以近光速远去的地球，在这个过程中，自己比地球上的兄弟老得更慢，虽然在刚开始追时自己比兄弟大，但要追上那位兄弟，需要漫长的年月，在这期间，因为自己的时间慢太多了，以至于虽然兄弟的时间也慢，但到追上时，兄弟还是比自己老了。
且慢，如果飞船上这位在返回时仍以自己的飞船当惯性系，又会怎样呢？这就会导致他从一个惯性系进入另一个惯性系，不同惯性系中绝对同时无意义，也就是说，他在原来那个惯性系所认为的时间和空间现在都已经变了。假如他进入返回地球的惯性系时对以前的事暂时失忆了，现在只能看到地球在向自己高速飞来，地球上有个跟自己长得很象的看上去比自己还年轻的人，那么如果此时他来研究地球及地球上这个人和他的孪生兄弟，就会发现：很早很早以前在地球上有一对孪生兄弟，因为地球在高速飞行，所以他们长得很慢；在这对孪生兄弟还年轻的时候，有一天，其中一个兄弟乘坐一艘飞船以比地球还快的速度向自己飞来；经过漫长的岁月，地球上那个已经老了，不过因为光的传播需要时间，现在能看到的地球上的那位其实看到的是很久很久以前的影像，现在他实际上已经是一位老大爷；地球要不了多久就会到自己面前了；而乘飞船的这位，刚刚到自己身边停下来，因为飞船比地球更快，所以他长得更慢，现在年龄恰好跟自己一样大——这时突然发现到自己身边的这位原来就是自己。
下面再来一个科幻故事，看看高速飞行时，时间是怎么变化的。
2500年，地球人类已经与外星人类一起建造了高速太空列车，列车在多个星球间运行，速度接近光速，这个速度使得时间慢了3/4，只有原来的1/4；列车一般不停，中途上下车采用的方法与20世纪的飞船与太空站对接类似；加速和减速使用了21世纪的人类没有想到的一种新方法，可以在比较短的时间内从0加速到接近光速也能在比较短的时间内从接近光速减速到0；人在太空列车上可以进行某种特殊的工作以获得自己的生活资料和其它费用；那时还发明了一种新的望远镜，可以用来观察相距数百光年星球，甚至能看清楚数百光年外的星球上的人的衣食住行；还发明了一种超时空电话，特点是可以按拨打者的现在的时刻打出去，不需要时间就能直接传到任何位置，接听电话的可能接到来自过去的、现在的或未来的超时空的电话，接听者的回话可以沿收到的信号的路径超时空返回去（注：这个电话有点违背现有理论，不过为了研究时空变化，姑且认为未来可以做到吧），不过这种电话的成本高得惊人，费用昂贵，所以一般人很少打这种电话，而且因为消耗的问题，每次拨打只能打很短的时间。
列车开通400年后，地球上有孪生兄弟俩，分别叫大双和小双，20岁那天，小双决定坐太空列车去旅游，顺便体会一下相对论。兄弟俩商量好了，每隔一年就给对方打一次电话，小双经过4年也就是大双的16年就往回返。
旅行开始了，大双和小双不时通过望远镜看看对方，看到的对方均跟蜗牛差不多的，慢悠悠的，觉得有些好笑，这不，根据相对论，对方的时间慢了3/4，加上双方在以接近光速高速远去，这会使得本来1秒钟发生的事，对方看到要差不两秒钟，这一来，1秒钟能完成的动作，看起来就是约8秒钟的慢镜头了。
刚满3个月，小双接到了大双的电话，电话显示“来自未来的电话”：
“小双，我一年了，已经接到你三次电话了。”
“我才过三个月啊，我还没打过电话呀。”
他们还想说点什么，电话时间到了。
6个月，小双又接到电话，电话显示“来自未来的电话”：
“小双，我两年了。”
“我才过半年。”
“看你的动作好慢，真好玩。”
电话时间又到了。
小双接到第4次电话时，已经一年了，他接完电话后，就给大双打电话了：
“我是小双，我飞了一年了，已经接到你的四个电话了。”
“我才过三个月，我还没打过电话啊。”
电话时间到。
四年快到了，小双一共接到了15个电话，也打了三个电话。
在列车上，小双结识了一对带着一个小姑娘的夫妇，他上列车时小姑娘才6岁，现在她10岁了。有时候他们一起用望远镜看大双，一起聊天，一起教小姑娘知识。
四年马上到了，小双准备下列车了，他跟那对夫妇和小姑娘告别。
小姑娘天真地问：“叔叔，你下了列车到哪里去呀？”
“我去追我那位兄弟。”
“就是我们经常从望远镜里看的那位慢悠悠的叔叔吗？”
“是的。”
“他那么快远去了，已经四年了，还在飞快的远去，你能追得上吗？”
“我去坐那个更快的列车，追得上的。”
“那得追多长时间呀？我能看到你追上吗？”
“我先算算。”
小双一计算，先自己吃了一惊，继而又镇定下来，又算了算，然后告诉小姑娘：“大概要124年才能追上，然后还要过将近124年你才能看到，那时你就是两百多岁的老奶奶了。”
“124年，你不也是148岁的老爷爷了？”
“不要紧，你看那位叔叔，要四年才长1岁，等我坐上那辆列车，我要31年才长1岁，等我追上他，他就52岁了，我才28岁。”
“哦！”小姑娘似懂非懂，稍停一下，忽然又有所悟，“到时候你28岁，我一百多岁，我就不该叫你叔叔了，该你叫我奶奶，哈哈！”
“是！我的小姑奶奶！”
下了列车，小双第一件事就是给大双打电话：
“我是小双，四年了，我刚下列车。”
“十六年了，我正准备打电话呢。”
电话时间又到了。过了一会，小双接到电话，电话显示“来自现在的电话”：
“小双，刚接到你的第四个电话。”
“是啊，我刚打完电话，你十六年了。”
再来看看大双的经历。
小双刚离开三个月，他就接到了第一个电话，显示“来自未来的电话”：
“我是小双，我飞了一年了，已经接到你的四个电话了。”
“我才过三个月，我还没打过电话啊。”
半年、九个月又各接到一次电话，都是“来自未来的电话”。
一年时他给小双打电话：
“小双，我一年了，已经接到你三次电话了。”
“我才过三个月啊，我还没打过电话呀。”
此后他每年给小双打个电话，好长时间没再接到过电话，直到第十六年，他正准备打电话，先接到了一个电话，显示“来自现在的电话”：
“我是小双，四年了，我刚下列车。”
“十六年了，我正准备打电话呢。”
挂了电话后，他又给小双打电话了：
“小双，刚接到你的第四个电话。”
“是啊，我刚打完电话，你十六年了。”
之后，他仍是每年给小双打电话，可又过了十五年又三个月，他才再次接到小双的电话，显示“来自过去的电话”：
“我五年了，刚才接到你的第二十个电话了。”
“我51岁生日过了三个月了，已经给你打过三十一个电话了。”
大双还是不时从望远镜看小双，还有半年多的时候，他终于看到小双下了远去的列车，然后打了电话又接了电话，之后又上了返回的列车，之前他早已注意到了这辆列车，也注意到了列车上的一个人，那个人4岁时就上了这个列车。经过计算，他发现那个人大概在192年前就上了列车，也就是说他大概196年前出生，这192年他长了差不多48岁。后来他看到小双与这位大概196前出生的现在跟自己差不多大的老人聊开了，关系还比较亲密。
还差半年，小双的第五个电话来了，还是“来自过去的电话”：
“我六年了，还有两年就到家了。”
“我51岁半了，再过半年你就回来了。”
漫长的32年还差三个月，小双又来电话了，“来自过去的电话”：
“还一年就到家了，我带了一位年老的小朋友客人回来。”
“什么年老的小朋友客人啊？你神智不清了？”
再说小双上了返回的列车，从望远镜里看着地球上的一切都象放快镜头，自己离开地球后不久以后的事在望远镜里看就是在快速放映。小双测了几个数据，然后计算，算了一阵，有点迷糊了。这时一个人拍了拍他的肩膀，他回过头来，看到一位年近50的中老年人，那位中老年人先开口了：“大爷，您在发什么愣呢？”
“什么，你叫我大爷？”
“是啊，看你年轻，其实对我来说您当我爷爷的爷爷都有余了。”
“为什么啊？”
“我在望远镜里早就看到您了，还有您那位兄弟。我计算过了，您和您的双胞胎兄弟是204年前出生的，因为地球在高速向我飞来，所以在80年内您长了20岁，之后您上了那辆列车，因为速度更高，您要31年才长1岁，124年也才长了4岁，现在24岁，之后就上了这辆列车。”
“那我那兄弟呢？”
“我们现在看到的是以前的影像，他现在51岁了，也就是204年长了51岁。”
小双这才清醒过来，原来他一上这辆列车，在这个惯性系中，大双已经51岁了。这个人叫阿龙，后来他跟小双谈得很投机。
在又接了大双的4个电话后，一年又过去了，他给大双打电话。
“我五年了，刚才接到你的第二十个电话了。”
“我51岁生日过了三个月了，已经给你打过三十一个电话了。”
果然，大双已经51岁多了。小双觉得非常好玩，一个年近50的中老年人，竟然是比自己小多少代的晚辈。他邀请阿龙到地球上去做客，阿龙竟然欣然同意。
又一年后，他给大双打电话：
“我六年了，还有两年就到家了。”
“我51岁半了，再过半年你就回来了。”
又过了一年了，还有一年就到家了，小双打最后一个电话。
“还一年就到家了，我带了一位年老的小朋友客人回来。”
“什么年老的小朋友客人啊？你神智不清了？”
小双正想解释，电话时间又到了。
经过8年飞行，也就是大双的32年，小双终于带着这个晚辈回到了地球。
小双与大双打过招呼，正要介绍阿龙，阿龙和大双同时向对方打招呼：
“大爷，您好！”
这一下三个人同时怔住了，还是小双先反应过来，问大双：
“什么？你叫他大爷？”
“是啊，我在望远镜中早看到他了，他现在看起来现在52岁，跟我一样大，实际上他是196年前出生的，4岁就上了列车，之后的192年，他长了48岁，实际上他比我们大144岁。”
“我的天哪！一位近200岁的老人，竟然叫了我4年大爷！”小双着实吃惊不小。
阿龙也沉思了一阵，慢慢醒悟过来：“原来我的的确确比你们早144年出生，上列车时年纪太小，都忘了自己不是一开始就在列车上，只是后来在列车上从望远镜中看到你们，经过计算发现你们都是200多年前出生的，而在这个惯性系中，也就是我自己出生的惯性系中，你们才52岁，而我快200岁了。果然爱因斯坦说的没错，不同惯性系中看到的世界，时间是不一样的。”
小双突然又想起那个小姑娘。
一说起那个小姑娘，大双说：“其实她是我们的姐姐。”
小双又是一愣。
大双继续解释：“她比我们早4年出生，出生不久就跟她父母一起上了列车，到你上列车的时候，实际上她在列车上已经24年了，不过才长了6岁。”
下面再来一些实际计算：
要使太空列车上的时间变慢到1/4，则列车的速度V要满足关系式(1-V^2/C^2)^(1/2)＝1/4（注：V^2标示V的平方，(1-V^2/C^2)^(1/2)表示(1-V^2/C^2)的平方根），计算得V＝15^(1/2)C/4≈0.968246C。
如果大双来研究小姑娘，会发现：小姑娘比自己早4年出生，然后上了列车，在24年时间里，她长了6岁；小姑娘的出生地距离地球6*15^(1/2)/4≈5.809光年；小双飞出去16年，飞行距离16*15^(1/2)/4＝4*15^(1/2)/4≈15.492光年；小双回到地球时，小双坐过的列车已经飞行到距地球8*15^(1/2)≈30.984光年的地方，此时小姑娘已经在列车上24+32＝56年，长了56/4＝14岁；如果小姑娘想看到小双回到地球，即小双回到地球时的场景的光线追上小姑娘，需要8*15^(1/2)/(1-15^(1/2)/4)≈975.742年，小姑娘又要长约975.742/4≈244岁，即小姑娘要长到约14+244＝258岁才能看到小双回到地球。
如果小姑娘来研究大双和小双（先不管小双上列车之前的事，只从小双上列车算起），会发现：小双从地球来到列车后，直到小双下列车，4年时间，地球以15^(1/2)C/4的速度飞了4年，飞行了15^(1/2)≈3.873光年，也就是对她来说，大双所在的地球飞了4年；大双所在的空间缩短到1/4，即15.492光年变成了3.873光年；大双的时间慢了3/4，只有1/4了，4年他长了1岁；之后，小双去追大双，对小姑娘来说，两个15^(1/2)C/4的速度叠加，按狭义相对论的速度叠加公式V＝(V1+V2)/(1+V1*V2/C^2)，其中V1＝V2＝15^(1/2)C/4，计算得V＝8*15^(1/2)C/31≈0.99947957C，小双的时间变慢为(1-(8*15^(1/2)/31)^2)^(2/1)=1/31，即小双要31年才长1岁；小双下车时，她10岁，大双21岁，小双24岁；小双追上大双，需要15^(1/2)/(8*15^(1/2)C/31-15^(1/2)/4)＝124年，此时大双又长了124/4＝31岁，年龄21+31＝52岁，小双又长了124/31＝4岁，年龄24+4＝28岁；小双追上大双的位置距自己124*8*15^(1/2)/31＝128*15^(1/2)/4＝123.935467光年，也就是追上之后要再过大约124年（123.935467年）自己才能看到小双追上大双，此时她已经是10+124+124＝258岁。
大双来研究阿龙会发现：阿龙在列车上长了48岁，他实际上飞了48*4＝192年，他的出生地距地球192*15^(1/2)/4＝185.9032光年；从阿龙出生到他来到地球，实际上是196年，所以，在他到达地球前196-185.9032≈10.1年，大双才从望远镜中看到他出生，之前大约6.1年才看到他上列车；而阿龙刚上列车时看到的是他上列车前185.9032前地球上发生的事，因为阿龙在以0.968246C的速度飞向地球，所以他会误以为他看到的是185.9032*(1+0.968246)≈365.9032年前的事；阿龙看到大双和小双出生是在距地球52*15^(1/2)/4/(15^(1/2)/4+1)≈25.5805光年位置，那时他的年龄是4+(185.9032-25.5805)/4/0.968246≈45.3951岁，还要再飞25.5805/0.968246＝26.4149年才到地球，但因为他的时间变成了1/4，所以他看到大双出生后，再长26.4149/4＝6.6037岁即到45.3951+6.6037≈52岁就到地球了。
如果阿龙来研究大双和小双，会发现：他上列车之前小双大双他们还没有出生，但他一上列车，因为他所在的惯性系变了，所有的时空都变了；在他上了列车后，地球正以15^(1/2)C/4≈0.968246C的速度向自己飞来，需要再过48年才能飞到自己这个位置；地球距自己15^(1/2)/4*48≈46.47580光年（即大双所在的惯性系收缩到原来的1/4，185.9032/4＝46.4758光年）；他所看到的地球是15^(1/2)/4*48/(1-15^(1/2)/4)≈1463.6128年前的，因为地球的时间慢了3/4，所以对地球来说，那是1463.6128/4＝365.9032年前的事；大双在地球上要长到52岁才能到自己身边，也就是大双是52*4＝208年前出生的，比自己早204年出生；大双出生时距自己208*15^(1/2)/4＝201.3951光年，他要在真正碰到大双前208-201.3951≈6.6年才能看到大双和小双出生；小双长到20岁（即出生80年后），在离自己201.3951-80*0.968246＝123.93542光年的位置登上迎面而来的这辆列车，该列车速度是0.99947957C，所以小双再过123.93542/0.99947957≈124年就到自己身边了，但小双每31年才长1岁，所以小双20+124/31＝24岁就飞到自己身边了；小双离开大双后，大双要123.93542/0.968246≈128年才能飞到自己身边，大双每4年长1岁，128年长128/4＝32岁，大双到自己身边时是20+32＝52岁。
从上面的计算可以看出，如果两个人既不在同一惯性系，也不在同一位置，则彼此看对方的时间是不一致的，只有在同一惯性系或同一位置，两人的时间才能同步。
结语：从上面的故事和分析可见，对相互远去的孪生兄弟俩来说，都是对方的时间变慢、长度变短，经过一段时间后对方比自己年轻。不同惯性系中的时钟，只有处在同一位置的时刻才能进行同步校正，也就是说，不同惯性系中，只有在同一位置，绝对同时才有意义。就如上面的故事中，小双上列车的那一时刻，不管是大双、小双还是小姑娘，都会看到大双20岁、小双20岁、小姑娘6岁，但偏离这个位置，就不存在绝对同时。小双大双12岁时对小双大双来说，小姑娘16年长了4岁，小姑娘4岁时，对小姑娘来说，大双小双已经19.5岁了。这些不是用经典力学的绝对时空可以理解的，必须跳出经典力学的束缚，不再认为这个有矛盾，才能理解狭义相对论。
[提醒]爱因斯坦的狭义相对论的不确定性，正好可以在上面这个假想故事中完全表现。
大家即使用我的算式a*C/(1+a)，来计算，可以得到另外一个结果，也不会自相矛盾，因为相对论只确定了一个量——速度，而可以改变长度和时间，这样是永远不会有自相矛盾的问题出现的。而牛顿定律不同，它确定了长度和时间，这样速度变成唯一值，也是可以公认的。
爱因斯坦狭义相对论，是为解决接近光速运动，会看到什么现象而提出，它可以解决此类问题，而扩展后的普适相对论，兼容狭义相对论，它可以解决接近声速运动，听到什么现象的问题，而且修正了一些人对相对论的错误理解。参见王朝：倒相对论。