雙生子悖論

雙生子悖論是狹義相對論中最著名的謎題，也是大家的最愛，因為它聽起來像矛盾，其實不然。一對一模一樣的雙胞胎一起出發。其中一位登上火箭，以高速衝向一顆遙遠的恆星，然後掉頭返家；另一位留在地球。當他們重逢時，遠行的那位確實較年輕——過的生日較少、白髮也較少。所謂「悖論」是這個顧慮：既然運動是相對的，遠行的雙胞胎難道不能主張是地球飛走又飛回來的，因此留在家的那位才該較年輕嗎？兩人不可能都對。

解決之道在於這兩種情況並不對稱，儘管天真的運動相對性讓人以為它們該對稱。兩個慣性系之間的時間膨脹確實是對稱的——各自都看到對方的時鐘走得慢——但遠行的雙胞胎並沒有一直待在單一慣性系裡。為了回來，她必須減速、停下、再朝反方向加速：她掉了頭，這麼做就切換了參考系。那次掉頭打破了對稱。留在家的雙胞胎自始至終待在同一個慣性系；遠行者則否，而且只有遠行者在掉頭時感受到加速度的推撞。

看清此事最俐落的方式是在時空圖上：兩位雙胞胎都在同樣兩起事件（出發與重逢）之間旅行，卻沿著長度不同的世界線。留在家那位筆直的世界線承載最大的原時，所以她老得最多；遠行者彎折的世界線承載較少的原時，所以她老得較少。走了時空「繞路」的那位，不過就是活過了較少的時間。這根本不是悖論——只是幾何，而且已用環繞世界飛行的原子鐘證實過了。