有关的相对论弱智问题

Question

高三物理课本中举过这样一个例子，假设一列火车已接近光速在运行，对地面上的观察者来说，火车上的人因为接近光速，所以火车上时间流速变慢了。这意味着火车上的人衰老速度也减慢了，久而久之火车上的人会变得比地面上的人年轻。可是对火车上的人来说，根据相对论，火车的速度是0，反而是地面正已接近与光速的速度反向运动，这又意味着地面上的人衰老速度相对较慢。这岂不矛盾？
那么照着这种情况下去几年过后，到底是车上的人老过呢还是地面上的人老过呢？
高三学生知识尚浅，请高人指点。

Answer 1

先看一个简单的例子：火车上和地面上有两个人，各自向上抛出一个小球，在火车上的人看来，自己是在原地抛球、接球，地面上的人是在相隔（比方说）100米的两处接球、抛球，而在地面上的人看来恰恰相反。你提的问题不过是上面这个在牛顿力学里就存在的“空间相对性”的时间版而已。只要你能想通上面这个简单例子，那么就能明白，你提的那个问题虽然有和我们日常经验（时间绝对性）不符，但本身在逻辑上并不存在矛盾。也就是这两个人只要不碰面，互相看对方时间慢，并不会产生矛盾。
真正问题在于，假如这两个人碰面了，到底谁年纪大，这就是所谓的双生子佯谬，关于这个问题的解决，可以看我之前的一个回答（包括下面的评论）。追问

产生时间差不是由于速度接近光速而引起的么？与加速减速有什么联系？

追答

在狭义相对论里只有两种情况可以直接比较时间，一是两个人在同一点，另一个是，两个人处于同一个惯性系，换个时髦点的说法就是所谓时间的相对性。但是这两种对种本质上还是不同的，第一种对钟不依赖于光速不变，而第二种对钟是在光速不变意义下可对，这两个对钟是不能递推的，举个例子，北京和广州的两个钟可以互相对准，一辆火车过广州时，它的钟和广州的钟对准，但绝对不能说火车上的钟和北京的钟有什么关系。
假如两个人互相之间以近光速远离，假设他们开始时在同一点时年龄相同，当他们分开一光年远时，因为同时的相对性，问此时他们谁更老是没有意义的问题，此时最合理的做法也只是两人互相用光信号把自己的信息告诉对方，那么他们将看到什么呢？由于光传播需要时间，他们都将看到对方比自己年轻，而这个效应是最主要的，由于两个参照系的时间相对性产生的影响实际上是小于上述效应的。这也就是我之前试图告诉你的，为什么两人互相看对方时间变慢（互相看对方年轻）是不会直接造成矛盾的。这也就是你所谓“速度接近光速”所能造成的最直接后果。
而真正造成双生子“一个变老一个年轻”的实际效应就是加减速过程，这个直接从狭义相对论来说，是可以给出一个计算上的答案的（就像我引的之前的回答那样），至于要深究本质，就得从广义相对论出发了，一个最简单的说法就是，加减速过程中相当于引入了一个等效的强引力场，在强引力中的时钟将走得比无引力场时慢。

参考资料：http://zhidao.baidu.com/question/360105333.html?oldq=1

Answer 2

该问题是典型的双子佯谬不完全版。
首先一个概念，“老”，日常生活中，由于绝对时钟，两个人比较谁“老”可以随便一个时钟作为参考，但相对论中每个惯性系下有一个“固有时”，自己有一个时钟，大家的时钟跑的不一样快，导致你的“老”这个判定标准不能随便一个钟来判断，而且不同的钟判断的结果可能不同。
用地面的钟当做“裁判”，该钟判定地上的人“老”，用火车上的中做“裁判”，判定火车上的人“老”。
就像俩小孩比身高时，都喜欢从用一个斜着的尺子来比较，都得出自己比对方高的结论，这个不矛盾。追问

那火车停下来后，他们位于了相同的参考系，这是谁老过呢？

Answer 3

他们所在的参考系不同