根据狭义相对论,如果兄弟两中的哥哥坐着一个接近光速的飞船去太空遨游一圈,当他回来的时候会发现弟弟已经变成了老头,而对于哥哥而言,弟弟相对自己的速度也接近光速,弟弟应该很年轻,

根据狭义相对论,如果兄弟两中的哥哥坐着一个接近光速的飞船去太空遨游一圈,当他回来的时候会发现弟弟已经变成了老头,而对于哥哥而言,弟弟相对自己的速度也接近光速,弟弟应该很年轻,
根据狭义相对论,如果兄弟两中的哥哥坐着一个接近光速的飞船去太空遨游一圈,当他回来的时候会发现弟弟已经变成了老头,而对于哥哥而言,弟弟相对自己的速度也接近光速,弟弟应该很年轻,现在当哥哥回到地球的时候,到底是谁的年龄更大?
能不能更详细些

根据狭义相对论,如果兄弟两中的哥哥坐着一个接近光速的飞船去太空遨游一圈,当他回来的时候会发现弟弟已经变成了老头,而对于哥哥而言,弟弟相对自己的速度也接近光速,弟弟应该很年轻,
在爱因斯坦面前,有四个概念,空间、质量、时间、光速.牛顿的经典物理学认为,空间、质量、时间是绝对的,光速则是相对的.不过爱因斯坦却凭着非常敏锐的触觉,觉得只有光速才是绝对的,空间、质量、时间都是相对的.
于是,爱因斯坦创造了一个人类历史上最伟大的理论的基础,狭义相对论.
狭义相对论是一个原理性理论,它由两个基本原理构成：
光速绝对性原理,无论在任何方向和空间上,光速绝对不变.
相对性原理,物理学里的一切运动,都必须在同等的视点上处理所有的运动状态.
即――我所谓的空间一定是你的空间和你的时间的混合,而你所谓的空间一定是我的空间和我的时间的混合.
而从狭义相对论里更得出了更惊人的结论.运动的物体,相对速度越快,则长度越短、时间越慢、质量越大.
假设我在火车上,你在地面上看着火车走过,这时候你会发现,我变短了、我运动的动作变慢了、我的质量变大了.
但这还不足以解决更深层的问题,时空的本质和引力.爱因斯坦知道,引力是一切定律的关键.1908 年,那个骂爱因斯坦是懒狗的闵可夫司基发现了一个重要的理论,四维时空的绝对性理论.这是用一种数学的语言描述狭义相对论,但当时爱因斯坦并没有对这个理论在意,并嘲笑这个复杂的数学描述.
引出爱因斯坦下一次成功的,是一个非常著名的天文学问题,水星的近日点问题.按照开普勒描述的椭圆轨道,水星应该顺着椭圆型的轨道围绕太阳运转.但几百年来的观测证明,水星每沿轨道环绕一圈后,都不能回到原来的位置上,而是有一点点很小的偏离.这就是水星在近日点上的移动.这个移动有 1.38 弧秒.
牛顿的引力定律可以解释这 1.38 弧秒中的 1.28 弧秒,那是木星和其他行星对水星产生引力作用的结果,但剩下的 0.1 弧秒没任何办法解释,而测量的误差只有 0.01 弧秒的大小.
首先,爱因斯坦建立了一个“等效原理”,可以用小学课本的《两个铁球同时着地》去简化一下它的描述.
假设你在一个悬崖边上,远处一个炮弹在被打起的一刹那,你跳下悬崖.这时候,在地面上相对静止的人,看到炮弹的运动是一个抛物线运动.而正在掉下悬崖的你,看炮弹的运动,则是一个向上的匀变速直线运动!
为什么?因为在引力的作用下,你和炮弹都处于同一个参考系里,则炮弹受重力的作用和你受重力的作用互相抵消,在这个参考系里,你的运动和炮弹的运动是不受重力影响的了,就是所谓的失重状态.
然后,爱因斯坦又再得到了一个更惊人的理论,就是引力引发时间膨胀.
假设我们有两只非常精确的手表,一只放在地面上,一只放在高空中,经过一段时间后,高空中的那只手表一定走得比地面上的手表要快一些!
1912 年,爱因斯坦经过一段时间的挣扎以后,终于被迫接受了闵可夫司基的绝对时空概念――在我们的宇宙中,只有一个惟一的绝对的四维时空.这样,他能解释得了新理论里的时空卷曲.也就是,离地球近的时空,卷曲曲率比较大,而离地球远的高空上的时空,卷曲曲率比较小.地球上的表受到时空卷曲的影响,则走得慢了!
此后的三年里,爱因斯坦终于意识到数学、特别是黎曼几何对他的新理论有非常重大的意义,于是他在几所大学之间辗转讲学的时候,把他的理论重新用数学形式描述一次.经过计算,在1915年11月25日,人类历史上最伟大的物理理论之一、广义相对论诞生了.
（实际上,第一个计算出完整的广义相对论形式的人并不是爱因斯坦,而是和他合作过一段时间的数学家希尔伯特）
所以应该是以光速运动的哥哥年轻,其实对于哥哥来说他就过了比弟弟少了很少时间,而在地球上的其实已经过了20年了.

这是著名的双子悖论，按照狭义相对论的理论，在地球上的弟弟看来光速飞行的哥哥在会更年青，而在光速飞行的哥哥看来弟弟也相对于他做高速运动，因此弟弟更年青，这就产生了一个悖论。这个悖论的产生是为了反对狭义相对论。后来爱因斯坦提出了广义相对论，解决了这个悖论，由于在加速和减速过程中会产生两个时间变化效应（使用四阶张量计算的，过程比较复杂），但是最终可以得到当哥哥返回地球时，哥哥变的更年青些。
参...

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这是著名的双子悖论，按照狭义相对论的理论，在地球上的弟弟看来光速飞行的哥哥在会更年青，而在光速飞行的哥哥看来弟弟也相对于他做高速运动，因此弟弟更年青，这就产生了一个悖论。这个悖论的产生是为了反对狭义相对论。后来爱因斯坦提出了广义相对论，解决了这个悖论，由于在加速和减速过程中会产生两个时间变化效应（使用四阶张量计算的，过程比较复杂），但是最终可以得到当哥哥返回地球时，哥哥变的更年青些。
参考：http://tieba.baidu.com/club/8699916/p/729274
参考资料：梁灿彬 周彬 《微分几何入门与广义相对论》（第二版）

收起

由广义相对论可知弟弟更老，哥哥变年轻了。